CN111936948A - 流量控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种流量控制装置，具有：基体，在其内部设有气体流路；流量传感器，其测量流向流路的气体的流量；及至少两个流量控制阀，它们控制流向流路的气体的流量，以检测流向流路的气体的总流量的方式构成流量传感器，使流路的中途部分分支成至少两条支流路，分别在这些支流路安装至少一个所述流量控制阀。由此，即使在无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1的情况下，也能够使气体的最大流量比以往的大。

Description

流量控制装置
技术领域
本发明涉及一种流量控制装置。
背景技术
流量控制装置是一种这样的装置：具有流量传感器和流量控制阀，该装置调节流量控制阀的开度，以使由流量传感器测得的气体流量与目标值一致。流量控制装置一直以将作为成膜材料的气体定量地向半导体制造装置供给为目的被广泛使用。有时，半导体的制造所使用的气体中存在具有腐蚀性的物质。因此，在流量控制装置中，通常将隔膜阀用作流量控制阀，该隔膜阀利用金属制的隔膜(即膜片)将气体流路和阀的驱动机构之间气密地隔离开。
流量控制装置中使用的隔膜阀的膜片通常是由不锈钢等耐腐蚀性金属构成的呈圆形的薄板。隔膜阀的开闭动作通过使膜片的表面接触或离开分隔出阀的初级侧流路和次级侧流路的阀座的座面来进行。膜片的位移由按压构件来进行，该按压构件设于隔着膜片与气体流路所在侧相反的那侧。
隔膜阀的最大流量取决于阀的初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1以及在阀座的座面与膜片的表面之间形成的间隙的截面面积S。通常，阀座具有圆筒状形状，其靠膜片侧的环状端面为座面。因而，在压力差ΔP1为一定的情况下，为了增加最大流量，下述做法较为有效：通过加长阀座的座面的周长l或者扩大阀座的座面与膜片的表面之间的距离d这些任意方法来增加间隙的截面面积S(＝l×d)。后者的方法中的距离d的最大值由膜片的按压构件的可动范围大小来决定。在驱动按压构件的驱动机构为压电元件的情况下，按压构件的可动范围最多为50μm，较难扩大距离d。
另一方面，作为采用前者的方法来增加最大流量的流量控制阀，例如，专利文献1中描述了一种具有扩大至膜片的平坦部的周缘附近的阀座的座面的流量控制阀。采用该结构，作为相对于具有一定大小的平坦部的膜片具有单一座面的阀座，座面的周长l为最长。另外，专利文献2中描述了一种流量控制阀，在阀座构件的阀座面或阀体构件的座面中的一者或另一者形成有多个流入口，在阀座面或座面中的一者或另一者形成有多个流出口，这些流入口和流出口以在落座状态下不重叠的方式形成。采用该结构，与具有单一座面的阀座相比，能够使座面的周长l的总合增加。
另外，近年来，伴随着半导体制造技术的发展，作为成膜材料的气体的种类也在增加，逐渐开始使用以往未使用过的特殊气体。例如，专利文献3中描述了一种这样的气体：其作为原子层沉积法(ALD：Atomic Layer Deposition)所使用的成膜材料，包含例如有机金属化合物和/或金属卤化物等的前体。首先使这些前体化学吸附在基板上，形成单层，之后使之与其他气体反应，从而形成金属或金属氧化物等的原子层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－65670号公报
专利文献2：日本特开2010－230159号公报
专利文献3：国际公开第2006/101857号
发明内容
发明要解决的问题
上述有机金属化合物和金属卤化物等的前体通常分子量较大，在常温常压下为液体(或固体)。而且，即使通过加热使之气化，但由于饱和蒸气压较低，因此，也会因冷却或压力上升而容易液化(或固化)。因而，为了在防止这些气体液化(或固化)的同时控制流量来向半导体制造装置进行供给，需要将温度T维持在较高温度，并且需要在维持初级侧压力P1和次级侧压力P2不超过温度T下的饱和蒸气压PE(T)的状态的同时进行流量控制。该内容的意思是：(由于饱和蒸气压PE(T)较低)无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1。因而，为了在饱和蒸气压较低的气体的流量控制中达到期望的流量，需要增加流量控制装置所具有的流量控制阀的间隙的截面面积S。
在专利文献1所述的具有扩大至膜片的平坦部的周缘附近的阀座的座面的流量控制阀中，作为相对于具有一定大小的平坦部的膜片具有单一座面的阀座，座面的周长l和间隙的截面面积S为最大。然而，在膜片的设有按压构件的那侧的压力P0与同该侧相反那侧的次级侧压力P2之间的压力差ΔP2较大时，存在膜片朝向次级侧流路变形(膜片以次级侧流路侧呈凸状的方式挠曲)的情况。
由于膜片的外周部固定于其他构件，因此，与膜片的中央相比，膜片在与座面相对应的位置的变形较小。即使如此，与压力差ΔP2足够小时相比，膜片与阀座的座面之间的间隙的距离d仍然有所变小。这样的膜片的变形的结果是：间隙的截面面积S变小，气体流量下降。而且，由于次级侧流路的形状较为复杂，因此，流体阻力较大，容量系数(Cv值)较小。因此，尽管间隙的截面面积S较大，也无法增大流量。
而且，专利文献2所述的流量控制阀中形成有初级侧流路和次级侧流路，该初级侧流路和次级侧流路以与形成于阀座构件的阀座面或阀体构件的座面中的一者或另一者的多个流入口和多个流出口分别相连通的方式分支。因此，尽管间隙的截面面积较大，流体阻力仍然较大。另一方面，如上所述，饱和蒸气压较低的气体因压力的上升较容易液化，因此，无法增大初级侧压力与次级侧压力之间的压力差。因而，在这样的气体的流量控制中使用该流量控制阀的情况下，难以增大流量。此外，由于在阀座面或座面形成有多个流入口和流出口，因此，在闭阀时难以使所有间隙完全闭合，存在漏气的可能。
本发明是鉴于上述问题来做成的，其一目的在于提供一种流量控制装置，该流量控制装置即使在使用例如饱和蒸气压PE(T)较低的气体的情况等、无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1的情况下，也能够使气体的最大流量比以往的大。
用于解决问题的方案
本发明的流量控制装置(下面有时称为“本发明装置”。)是一种流量控制装置，具有：基体，在该基体的表面设有气体的流入口和流出口，且在该基体的内部设有将流入口和流出口之间连通的流路；流量传感器，其测量流向流路的气体的流量；及至少两个流量控制阀，它们控制流向流路的气体的流量。
本发明装置中，流路具有：流入路，其是与流入口相连通的空间；分支部，其是与流入路相连通且是使气体的流动分支的空间；支流路，其是并联地与分支部相连通的至少两个空间；汇合部，其是与支流路相连通且是使气体的流动汇合的空间；及流出路，其是将汇合部和流出口之间连通的空间。而且，流量传感器构成为检测流向流路的气体的总流量。而且，分别在各支流路安装有至少一个流量控制阀。
本发明的一优选技术方案中，流量控制阀具有：阀体；阀座，其由筒状构件构成，且其座面形成在筒状构件的靠阀体侧的端面，该座面是供阀体落座的具有环状形状的平面；初级侧流路，其是位于筒状构件的外侧的空间；及次级侧流路，其是位于筒状构件的内侧的空间。而且，本发明的另一优选技术方案中，流量控制阀具有第2次级侧流路，该第2次级侧流路是位于初级侧流路的外侧的空间。采用这些结构，能够减小流量控制阀的次级侧流路的流体阻力。
发明的效果
采用本发明装置，能够同时使用多个流量控制阀来控制气体流量，因此，能够与流量控制阀的数量相应地增大间隙的截面面积S。其结果，即使在使用例如饱和蒸气压PE(T)较低的气体的情况等、无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1的情况下，也能够使气体的最大流量比以往的大。因而，使用本发明装置，能够将饱和蒸气压较低的气体以大流量稳定地向半导体装置等供给。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的流量控制装置(第1装置)的结构的一例的示意性框图。
图2是表示本发明的第2实施方式的流量控制装置(第2装置)所具有的流量控制阀的结构的一例的示意性剖视图。
图3是表示本发明的第3实施方式的流量控制装置(第3装置)所具有的流量控制阀的结构的一例的示意性剖视图。
图4是表示本发明的第4实施方式的流量控制装置(第4装置)所具有的流路的结构的一例的示意性立体图。
图5是表示本发明的第7实施方式的流量控制装置(第7装置)的结构的一例的示意性框图。
图6是表示第7装置的结构的一例的示意性右视图。
图7是图6所示的第7装置的基于包含流入路和流出路的轴线的平面的示意性剖视图。
图8是图6所示的第7装置的示意性主视图。
图9是图8所示的第7装置的基于包含初级侧流路的轴线的平面的示意性剖视图。
图10是图6所示的第7装置的示意性立体图。
图11是表示具有摇杆的传递机构的结构的一例的示意性立体图，该摇杆用于将图6所示的第7装置所具有的驱动装置的动作向流量控制阀的阀体传递。
具体实施方式
下面，参照附图，详细地对用于实施本发明的方式进行说明。而且，在此所述的实施方式仅为例示，用于实施本发明的方式不限定于在此所述的方式。
第1实施方式
图1是表示本发明的第1实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第1装置”。)的结构的一例的示意性框图。第1装置1a具有：流路2；流量传感器3，其测量流向流路的气体的流量；及两个流量控制阀4，它们控制流向流路2的气体的流量。而且，图1是例示构成第1装置1a的各要素的相对位置关系的示意图，其并不表示第1装置1a中的各要素的实际配置情况。
流路2设于未图示的基体的内部，流路2将设于该基体的表面的气体的流入口和流出口之间连通。在第1装置1a所具有的基体的内部，由与气体相接的壁面划定且是供气体在其内部流动的空间均属于流路2。也可以是，流路2例如为在第1装置1a所具有的基体的主体打通的孔。而且，也可以是，流路2例如为由第1装置1a的结构构件的与气体接触的面构成的空间。优选的是，第1装置中，构成流路2的面由在与气体接触时不会与气体反应的材料构成。更优选的是，例如由不锈钢等具有耐腐蚀性的金属构成。基于使流体阻力变得更小以避免妨碍气体流动的观点，优选的是，流路2整体构成为：截面面积尽可能地大且曲折部尽可能地少。
流量传感器3只要能够检测在流路2中流动的气体的流量，就不受特殊限定。作为这样的流量传感器3的具体例，能够举出例如热式流量传感器、压力式流量传感器和差压式流量传感器等。这些流量传感器的结构和动作在本技术领域中为公知内容，因此省略在此的说明。
流量控制阀4控制在流路2中流动的气体的流量。第1装置1a所具有的流量控制阀4具有阀座、阀体和它们的驱动装置，流量控制阀4只要能够控制在流路2中流动的气体的流量，就也可以是具有任意结构的流量控制阀。具体地讲，例如，能够将隔膜阀、波纹管阀、球阀和针阀等具有公知结构的阀用作流量控制阀4。优选的是，流量控制阀4为隔膜阀。该情况下，理所当然的是，构成流量控制阀4的阀体为膜片。
而且，作为阀体和/或阀座的驱动装置，例如能够使用由电压信号驱动的压电元件、由电流信号驱动的电磁线圈、以及旋转机械和齿轮或凸轮的组合等公知的驱动装置。另外，驱动装置既可以与阀体和/或阀座直接相接触来驱动阀体和/或阀座，或者也可以是，借助例如摇杆和按压构件等其他构件来间接地与阀体和/或阀座相接触来驱动阀体和/或阀座。
第1装置1a具有至少两个对流向流路2的气体的流量进行控制的流量控制阀4。流量控制阀4的数量只要是两个以上即可，也可以是三个或四个以上。第1装置1a所具有的多个流量控制阀4既可以是全部都具有相同规格的流量控制阀，或者也可以是具有互不相同的规格的多个流量控制阀的组合。在被设置流量控制阀4的支流路2c的结构(例如支流路2c的形状以及在流路2中的位置等)相同的情况下，所有流量控制阀4具有相同规格的做法能够更稳定地进行气体流量的控制，因此较为优选。
流路2具有：流入路2q，其是与流入口2p相连通的空间；分支部2a，其是与流入路2q相连通且是使气体的流动分支的空间；支流路2c，其是并联地与分支部2a相连通的至少两个空间；汇合部2b，其是与支流路2c相连通且是使气体的流动汇合的空间；及流出路2s，其是将汇合部2b和流出口2r之间连通的空间。即，第1装置1a中，在流路2中流动的气体在分支部2a处被分向至少两条支流路2c，之后，在汇合部2b处汇合。第1装置1a中的支流路2c的数量为两个以上即可，也可以是三个或四个以上。在支流路2c的数量为三个以上的情况下，既可以是，所有支流路2c都在单一的分支部2a处分支，或者也可以是，在第1分支部2a处分支出来的支流路2c的一部分或全部进一步在第2分支部2a处分支成多条支流路2c。而且，汇合部2b的数量也同样地既可以是单一的，或者也可以是多个。
流量传感器3的输出在第1装置1a的对气体流量的控制时使用。因此，流量传感器3构成为检测流向流路2的气体的总流量。换言之，流量传感器3构成为：并不是对流向在分支部2a与汇合部2b之间分支出来的各个支流路2c的气体的流量进行检测，而是对在所有支流路2c中流动的气体的流量的合计进行检测。具体地讲，例如，能够通过在流路2中的流入路2q或流出路2s中的任一者设置一台流量传感器3，来测量分支前的气体流量或汇合后的气体流量。而且，也能够通过分别在所有支流路2c设置流量传感器3，并对由这些多个流量传感器3测得的、流向支流路2c的气体的流量进行合计，来检测流向流路2的气体的总流量。或者，在已知分向某支流路2c的气体流量和分向其他支流路2c的气体流量的比率的情况下，能够基于流向一部分支流路2c的气体的流量，算出流向流路2的气体的总流量。
而且，分别在各支流路2c安装有至少一个流量控制阀4。具体地讲，各支流路2c中，以流量控制阀4的初级侧流路与支流路2c的上游侧部分相连通且流量控制阀4的次级侧流路与支流路2c的下游侧部分相连通的方式安装有至少一个流量控制阀4。如此，通过所有支流路2c均具有至少一个流量控制阀4，从而，第1装置1a能够使气体流动，或使气体的流动停止，或控制气体流量。第1装置1a中，能够使用在每个支流路2c设置的流量控制阀4来控制分向支流路2c的气体流量。
因此，无需像例如上述专利文献2所述的流量控制阀那样的、形成有以分别与在阀座构件的阀座面或阀体构件的座面中的一者或另一者形成的多个流入口和多个流出口相连通的方式分支的初级侧流路和次级侧流路的复杂构造，能够根据需要来使多个流量控制阀4的间隙的截面面积S的合计增大。第1装置1a中，支流路2c的数量增加得越多，流量控制阀4的数量就增加得越多，从而能够增大流量控制阀4的间隙的截面面积S的合计。由此，即使在使用例如饱和蒸气压PE(T)较低的气体的情况等、无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1的情况下，也能够使气体的最大流量比以往的大。
而且，上述那样的第1装置1a所具有的流量控制阀4的开闭动作及通过对阀开度的调节(增减)来实现的气体的流量控制由未图示的控制部执行。这样的控制部的功能例如能够通过电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)来实现。ECU具有作为主要部分的微计算机，且具有用于接收来自流量传感器3的检测信号的输入端口以及用于发送向未图示的驱动装置的控制信号的输出端口等。由此，控制部能够向驱动装置输出控制信号来控制流量控制阀4的阀开度，以使基于从流量传感器3输出的检测信号测算出来的气体流量与被设定为目标值的设定流量一致。
而且，也可以是，第1装置1a还具有构成为对流路2的至少一部分进行加热的加热装置(未图示)，详细内容如后述。由此，即使在欲利用第1装置对像上述有机金属化合物和金属卤化物等的前体那样地因饱和蒸气压较低而在冷却或压力上升后容易液化(或固化)的物质的气体的流量进行控制的情况等时，也能够防止该气体液化(或固化)而稳定地进行对其的流量控制。
第2实施方式
流量控制阀中，通常，与初级侧流路中的气体压力(初级侧压力P1)相比，次级侧流路中的气体压力(次级侧压力P2)低一些，其中，该初级侧流路是比阀体向阀座落座的面(座面)靠上游侧的空间，该次级侧流路是比座面靠下游侧的空间。因而，为了减小流体阻力(增大容量系数(Cv值))，增大气体的最大流量，优选的做法是：尽可能地增大次级侧流路的截面面积，并尽可能地减少曲折部的数量。
因此，本发明的第2实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第2装置”。)所具有的流量控制阀构成为：能够尽可能地增大次级侧流路的截面面积且尽可能地减少曲折部的数量。
具体地讲，第2装置是一种流量控制装置，其是以上述第1装置为代表的本发明的各种实施方式的流量控制装置，其中，流量控制阀具有：阀体；阀座，其由筒状构件构成，且其座面形成在上述筒状构件的靠上述阀体侧的端面，该座面是供上述阀体落座的具有环状形状的平面；初级侧流路，其是位于上述筒状构件的外侧的空间；及次级侧流路，其是位于上述筒状构件的内侧的空间。
图2是表示第2装置所具有的流量控制阀的结构的一例的示意性剖视图。实施有阴影的部分表示构成流量控制阀4的构件的截面。但是，仅阀体4a的截面用粗线表示。没有线和阴影的部分表示气体流路或构件之间的间隙。箭头表示气体流动的方向。
图2所例示的流量控制阀4具有由圆形的膜片构成的阀体4a、阀座4b、初级侧流路4c和次级侧流路4d。阀座4b为下述这样的阀座：由筒状构件构成，且其座面形成在上述筒状构件的靠阀体4a侧的端面，该座面是供阀体4a落座的具有环状形状的平面。初级侧流路4c是位于阀座4b的外侧的空间。也可以是，初级侧流路4c的一部分由阀座4b的外侧表面构成。次级侧流路4d是位于阀座4b的内侧的空间。也可以是，次级侧流路4d的一部分由阀座4b的内侧表面构成。
图2所例示的流量控制阀4中，通过借助按压构件4f，利用未图示的驱动装置间接地驱动阀体4a，能够调节(增减)阀开度。如此，图2所例示的流量控制阀4为阀体4a由膜片构成的隔膜阀，但是，包含第1装置和第2装置在内的本发明的流量控制装置(本发明装置)所具有的流量控制阀4不限定于图2所例示的隔膜阀。
如上所述，在流量控制阀4的位于比间隙靠下游侧的次级侧流路4d中流动的气体的压力P2通常低于在位于比间隙靠上游侧的初级侧流路4c中流动的气体的压力P1。因而，为了减小流体阻力(增大容量系数(Cv值))，增大气体的最大流量，优选的做法是：尽可能地增大次级侧流路4d的截面面积，并尽可能地减少曲折部的数量。另一方面，也可以是，初级侧流路4c的形状与次级侧流路4d相比，在某种程度上，截面面积小一些，或曲折部的数量多一些。换言之，即使初级侧流路4c具有比次级侧流路4d稍微复杂一些的形状，也不易导致气体的最大流量下降。
然而，在现有技术的、具有由筒状构件构成且座面形成在筒状构件的靠阀体侧的端面的阀座的流量控制阀中，通常是由位于阀座内侧的、具有比较简单的形状的空间构成初级侧流路，由位于阀座外侧的、具有比初级侧流路复杂的形状的空间构成次级侧流路。其结果，具有这样结构的现有技术的流量控制阀中，难以减小流体阻力(增大容量系数(Cv值))，难以增大气体的最大流量。
另一方面，第2装置中，如上所述，初级侧流路4c由位于阀座4b的外侧且具有比较复杂的形状的空间构成，次级侧流路4d由位于阀座4b的内侧且具有比初级侧流路4c简单的形状的空间构成。即，流向第2装置的气体经由位于阀座4b的外侧的空间即初级侧流路4c向流量控制阀4流入，在从外侧向内侧地经过形成在阀体4a与阀座4b之间的间隙之后，向位于阀座4b的内侧的空间即次级侧流路4d流出。这样的气体流动的方向与上述现有技术的流量控制阀中的气体流动的方向相反。作为结果，采用第2装置，能够减小流体阻力(增大容量系数(Cv值))，能够增大气体的最大流量。
第3实施方式
如上所述，流量控制阀中，为了增加气体的最大流量，有效的做法是增加形成在阀座的座面与阀体的表面之间的间隙的截面面积S。上述第2装置所具有的流量控制阀4中，气体从位于阀座4b的外侧的初级侧流路4c经由形成在阀体4a与阀座4b之间的间隙向位于阀座4b的内侧的次级侧流路4d流动。若除了设有位于初级侧流路4c的内侧的次级侧流路4d之外还设置第2次级侧流路，且除了设有能形成将初级侧流路4c和次级侧流路4d之间连通的间隙的座面之外还设置能形成将初级侧流路4c和第2次级侧流路之间连通的间隙的座面，则能够增加流量控制阀整体的间隙的截面面积S，能够增加气体的最大流量。
因此，本发明的第3实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第3装置”。)所具有的流量控制阀中，除了设有位于初级侧流路4c的内侧的次级侧流路4d之外，还在初级侧流路4c的外侧设有第2次级侧流路。而且，第3装置所具有的流量控制阀中，除了形成有能形成将初级侧流路4c和次级侧流路4d之间连通的间隙的座面之外，还形成有能形成将初级侧流路4c和第2次级侧流路之间连通的间隙的座面。
具体地讲，第3装置是一种流量控制装置，其是以上述第1装置为代表的本发明的各种实施方式的流量控制装置，其中，流量控制阀具有：阀体；第1阀座，其由第1筒状构件构成，且其第1座面形成在第1筒状构件的靠上述阀体侧的端面，该第1座面是供上述阀体落座的具有环状形状的平面；第2阀座，其由以从外侧将第1筒状构件包围的方式配设的第2筒状构件构成，且其第2座面形成在第2筒状构件的靠上述阀体侧的端面，该第2座面是供上述阀体落座的具有环状形状的平面；初级侧流路，其是位于第1筒状构件与第2筒状构件之间的空间；第1次级侧流路，其是位于第1筒状构件的内侧的空间；及第2次级侧流路，其是位于第2筒状构件的外侧的空间。
图3是表示第3装置所具有的流量控制阀的结构的一例的示意性剖视图。实施有阴影的部分表示构成流量控制阀4的构件的截面。但是，仅阀体4a的截面用粗线表示。没有线和阴影的部分表示气体流路或构件之间的间隙。箭头表示气体流动的方向。
图3所例示的流量控制阀4具有由圆形的膜片构成的阀体4a、第1阀座4b1、第2阀座4b2、初级侧流路4c、第1次级侧流路4d1和第2次级侧流路4d2。第1阀座4b1为下述这样的阀座：由第1筒状构件构成，且其第1座面形成在第1筒状构件的靠阀体4a侧的端面，该第1座面是供阀体4a落座的具有环状形状的平面。第2阀座4b2为下述这样的阀座：由以从外侧将第1筒状构件包围的方式配设的第2筒状构件构成，且其第2座面形成在第2筒状构件的靠阀体4a侧的端面，该第2座面是供阀体4a落座的具有环状形状的平面。
初级侧流路4c是位于第1筒状构件与第2筒状构件之间的空间。也可以是，初级侧流路4c的一部分由第1阀座4b1的外侧表面和第2阀座4b2的内侧表面构成。第1次级侧流路4d1是位于第1筒状构件的内侧的空间。也可以是，第1次级侧流路4d1的一部分由第1阀座4b1的内侧表面构成。第2次级侧流路4d2是位于第2筒状构件的外侧的空间。也可以是，第2次级侧流路4d2的一部分由第2阀座4b2的外侧表面构成。
图3所例示的第3装置所具有的流量控制阀4中，仍然与图2所例示的流量控制阀4同样地，通过借助按压构件4f，利用未图示的驱动装置间接地驱动阀体4a，能够调节(增减)阀开度。如此，图3所例示的流量控制阀4为阀体4a由膜片构成的隔膜阀，但是，包含第1装置至第3装置在内的本发明装置所具有的流量控制阀4不限定于图2和图3所例示的隔膜阀。
第3装置中，如上所述，分别在初级侧流路4c的内侧和外侧设有第1次级侧流路4d1和第2次级侧流路4d2。即，流向第3装置的气体经由位于第1阀座4b1与第2阀座4b2之间的空间即初级侧流路4c向流量控制阀4流入，并从外侧向内侧地经过形成在第1阀座4b1与阀体4a之间的间隙，向第1次级侧流路4d1流出，并且，从内侧向外侧地经过形成在第2阀座4b2与阀体4a之间的间隙，向第2次级侧流路4d2流出。如此，第3装置所具有的流量控制阀4具有两个阀座(即第1阀座4b1和第2阀座4b2)，因此，与图2所例示的第2装置所具有的流量控制阀4相比，能够使间隙的截面面积S变为约两倍。
而且，第3装置所具有的流量控制阀4除了具有位于第1筒状构件的内侧的空间即第1次级侧流路4d1之外，还具有位于第2筒状构件的外侧的空间即第2次级侧流路4d2。由于第2次级侧流路4d2形成得比位于外侧的第2座面还靠外侧，因此，第2次级侧流路4d2的截面面积较大，伴随着第2次级侧流路4d2的追加所带来的次级侧流路整体的截面面积的增大效果较明显。
因而，采用第3装置所具有的流量控制阀4，与第2装置所具有的流量控制阀4相比，能够进一步减小流体阻力(进一步增大容量系数(Cv值))，能够进一步增大气体的最大流量。而且，第1阀座4b1的第1座面和第2阀座4b2的第2座面能够配设在相互靠近的位置，因此，能够使被按压构件4f驱动的阀体4a的表面可靠地接触(落座于)座面，能够可靠地切断气体的流动。
第4实施方式
第3装置中，如上所述，流向初级侧流路4c的气体经过第1阀座4b1和第2阀座4b2各自的座面处的间隙，向第1次级侧流路4d1和第2次级侧流路4d2分支(分流)。以上述方式分支的气体的流动最终在上述汇合部2b处与从其他流量控制阀4流出的气体的流动相汇合，并经由流出口2r从第3装置排出。
用于使像上述那样地分向第1次级侧流路4d1和第2次级侧流路4d2的气体的流动汇合的路径的结构不受特殊限定。然而，如上面参照图3所述的那样，第2次级侧流路4d2以隔着第2阀座4b2从外侧将初级侧流路4c包围的方式形成，第2次级侧流路4d2在流量控制阀4的基体内部以较宽的范围分布。
因此，存在下述可能：当使向第2次级侧流路4d2流出且像上述那样地以较宽的范围分布的气体经由一条路径(即集中在一处)来向支流路2c或汇合部2b引导时，就会使第2次级侧流路4d2的内部的气体路程变长，或使气体的流动产生乱流导致流体阻力变大。
因此，本发明的第4实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第4装置”。)构成为：具有与第2次级侧流路直接相连通的至少两条流出路径，能够供气体从第2次级侧流路经由上述流出路径向上述支流路或上述汇合部流出。
如上所述，第4装置中，向第2次级侧流路流出且像上述那样地以较宽的范围分布的气体并不是经由一条路径(即集中在一处)被引向支流路或汇合部，而是经由与第2次级侧流路直接相连通的至少两条流出路径被引向支流路或汇合部。而且，此处的“具有至少两条流出路径”的意思是针对一个流量控制阀具有至少两条流出路径。经由与第2次级侧流路直接相连通的至少两条流出路径从第2次级侧流路流出的气体既可以经由与汇合部相连通的支流路被引向汇合部，也可以不经由支流路而直接被引向汇合部。
图4是表示第4装置所具有的流路的结构的一例的示意性立体图。图4中，为了易懂地例示流路2的结构，省略了两个流量控制阀所具有的阀体和按压构件等。而且，从外侧看不见的流路2的形状用虚线表示。图4所示的例子中，从未图示的流入口流入的气体在分支部2a处被分向两个上游侧支流路2cu，并被引向两个流量控制阀所具有的初级侧流路4c，并在各流量控制阀中越过两个座面而向第1次级侧流路4d1和第2次级侧流路4d1流出。
各流量控制阀中，向第1次级侧流路4d1流出的气体向第1下游侧支流路2cd1流出，并在汇合部2b处汇合。另一方面，各流量控制阀中，向第2次级侧流路4d2流出的气体经由与第2次级侧流路4d2直接相连通的两条流出路径2e，向第2下游侧支流路2cd2流出，并在汇合部2b处汇合。
如上所述，图4所例示的第4装置中，向第2次级侧流路4d2流出且像上述那样地以较宽的范围分布的气体并不是经由一条路径(即集中在一处)被引向支流路或汇合部，而是经由与第2次级侧流路4d2直接相连通的两条流出路径2e被引向第2下游侧支流路2cd2。由此，第2次级侧流路4d2的内部的气体路程变长或因气体的流动产生乱流导致流体阻力变大的可能性降低。
而且，上述那样的至少两条流出路径2e也是将流入口和流出口之间连通的流路的一部分，它们设于构成第4装置的基体的内部。因而，对于流出路径2e而言，也能够与构成流路的其他部分同样地增大截面面积或做成曲折较少的形状。由此，即使在使用例如饱和蒸气压PE(T)较低的气体的情况等、无法增大初级侧压力P1与次级侧压力P2之间的压力差ΔP1的情况下，也能够使气体的最大流量比以往的大。
第5实施方式
如上所述，本发明的流量控制装置(本发明装置)所具有的流量控制阀具有阀座、阀体和它们的驱动装置，流量控制阀只要能够控制在流路中流动的气体的流量，就也可以是具有任意结构的流量控制阀。作为这样的流量控制阀的具体例，能够举出例如隔膜阀、波纹管阀、球阀和针阀等具有公知结构的阀，优选的是，本发明装置所具有的流量控制阀为隔膜阀。
因而，本发明的第5实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第5装置”。)是一种流量控制装置，其是以上述第1装置至第4装置为代表的本发明的各种实施方式的流量控制装置，其中，阀体为膜片。如上所述，图2所例示的第2装置和图3所例示的第3装置所具有的流量控制阀具有膜片作为阀体4a，因此它们也是第5装置所具有的流量控制阀的两个具体例。
即，第5装置所具有的流量控制阀具有膜片作为阀体。通常，膜片为由具有圆形形状的金属制的薄板构成的隔膜。膜片的两个主表面中的一个主表面面对气体流路，另一主表面面对与外部气体相连通的空间。因而，气体和外部气体之间被膜片隔离开。膜片的外周部固定在相对于包含座面的平面即落座平面隔开规定距离的基准位置。具体地讲，膜片的外周部被无间隙地固定于其他构件。优选的是，膜片和其他构件之间的固定部分利用垫片或其他手段保持气密，以防止气体泄漏。优选的是，在膜片的比固定部分稍微靠内侧的位置设有曲折部，该曲折部用于使通过膜片的变形来实现的流量控制阀的开闭动作以及阀开度的调节(增减)变容易。通过将膜片用作阀体，能够利用简单的构造同时实现气体流路的气密性和流量控制阀的驱动性能。
膜片优选由不锈钢等耐腐蚀性金属的薄板构成。由此，能够使用流量控制阀来控制对金属具有腐蚀性的气体的流量。构成膜片的金属制的薄板的厚度优选为0.2mm以上且为0.5mm以下。膜片的厚度为0.2mm以上时，膜片的强度充足，为0.5mm以下时，基于按压部件的膜片的变形(驱动)较容易。膜片的厚度更优选为0.3mm以上且为0.4mm以下。
第6实施方式
如上所述，原子层沉积法(ALD)中，例如，使用气化器等使有机金属化合物和/或金属卤化物等的前体气化后得到的气体被用作成膜材料。这些前体通常分子量较大，在常温常压下为液体(或固体)，且饱和蒸气压较低，因此，会因冷却或压力上升而较容易液化(或固化)。因而，为了在防止这些气体液化(或固化)的状态下控制流量来向半导体制造装置进行供给，需要将温度T维持在较高温度，并且需要在维持初级侧压力P1和次级侧压力P2不超过温度T下的饱和蒸气压PE(T)的状态的同时进行流量控制。
因此，本发明的第6实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第6装置”。)是一种流量控制装置，其是以上述第1装置至第5装置为代表的本发明的各种实施方式的流量控制装置，其中，该流量控制装置还具有加热装置，该加热装置构成为对气体流路的至少一部分进行加热。
第6装置所具有的加热装置只要能够对气体流路的至少一部分进行加热，就不受特殊限定。作为这样的加热装置的具体例，能够举出例如下述这样的内胆加热器等：能***于在构成第6装置的基体打通的孔并且通过通电会发热。或者也可以是，第6装置所具有的加热装置为以下述方式配设的加热块：以能够导热的方式与构成第6装置的基体的表面的至少一部分区域相接触。这样的加热块能够具有：块状构件，其由例如铝等具有高导热率的材料形成；及内胆加热器，其能***于在该块状构件打通的孔并且通过通电会发热。
采用第6装置，能够利用上述那样的加热装置对气体流路的至少一部分进行加热。因而，即使在对像上述的在原子层沉积法(ALD)中使用的前体那样地由于饱和蒸气压较低所以因冷却或压力上升而容易液化(或固化)的物质的气体的流量进行控制的情况下，也能够更可靠地防止这样的气体液化(或固化)。
而且，作为第6装置的变形例，也可以是，例如，在具有构成第6装置的基体的暴露面和/或上述加热块的情况下，该加热块的暴露面等、第6装置的暴露面的至少一部分由隔热材料包覆。由此，能够达到例如加热装置对气体流路的加热效率提高以及气体流路的温度对周围环境的影响降低等效果。
第7实施方式
另外，如上所述，本发明的流量控制装置(本发明装置)具有在基体的内部分支成多条支流路的气体流路，分别在这些多条支流路安装有至少一个流量控制阀。即，本发明装置具有在气体流路中并排配设的多个流量控制阀。这些多个流量控制阀的开闭动作以及阀开度的调节(增减)能够通过本发明装置所具有的驱动装置与阀体和/或阀座直接相接触来驱动阀体和/或阀座来进行。或者，这些多个流量控制阀的开闭动作以及阀开度的调节(增减)也能够通过本发明装置所具有的驱动装置借助例如摇杆和按压构件等其他构件间接地与阀体和/或阀座相接触来驱动阀体和/或阀座来进行。
上述那样的用于驱动阀体和/或阀座的驱动机构(驱动装置或驱动装置与其他构件的组合)能够分别设于多个流量控制阀。然而，基于减少流量控制装置大型化、结构和控制机构复杂化以及制造成本增大等问题的观点，理想的是，多个流量控制阀中的至少一部分流量控制阀由共通的驱动机构驱动。
因此，本发明的第7实施方式的流量控制装置(下面有时称为“第7装置”。)是一种流量控制装置，其是以上述第1装置至第6装置为代表的本发明的各种实施方式的流量控制装置，其中，该流量控制装置构成为：至少两个流量控制阀中的至少两个流量控制阀由一个共通的驱动机构驱动来变更阀开度。
第7装置中，驱动至少两个流量控制阀的一个共通的驱动机构的具体结构不受特殊限定。例如，在将由电压信号驱动的压电元件或由电流信号驱动的电磁线圈用作驱动装置的情况下，例如，能够通过将摇杆和按压构件等其他构件以与多个流量控制阀的阀体相接触的方式配设，来同时驱动这些多个流量控制阀。或者，例如，在将旋转机械和齿轮或凸轮的组合用作驱动装置的情况下，例如，能够通过将构成为与多个流量控制阀的阀体相接触的齿轮或凸轮配设于旋转机械的输出轴，来同时驱动这些多个流量控制阀。
图5是表示第7装置的结构的一例的示意性框图。第7装置1b具有：流路2；流量传感器3，其测量流向流路的气体的流量；及两个流量控制阀4，其控制流向流路2的气体的流量。而且，图5是例示构成第7装置1b的各要素的相对位置关系的示意图，其并不表示第7装置1b中的各要素的实际配置情况。
第7装置1b构成为：两个流量控制阀4由一个共通的驱动机构5驱动来同时变更阀开度，除了该方面之外，其他方面具有与图1所示的第1装置1a同样的结构。因而，下面的说明中，主要针对驱动机构5的结构进行说明，省略对其他结构要素的说明。
图6是表示第7装置1b的结构的一例的示意性右视图，图7是图6所示的第7装置1b的基于包含流入路和流出路的轴线的平面的示意性剖视图。而且，图8是图6所示的第7装置1b的示意性主视图，图9是图8所示的第7装置1b的基于包含初级侧流路的轴线的平面的示意性剖视图。而且，图10是图6所示的第7装置1b的示意性立体图。此外，图11是表示具有摇杆5r的第1传递机构5b的结构的一例的示意性立体图，该摇杆5r用于将图6所示的第7装置1b所具有的驱动装置5a的动作向流量控制阀4的阀体传递。
如图6至图8和图10所示，第7装置1b所具有的驱动机构5由驱动装置5a、第1传递机构5b和第2传递机构5c构成。如图7所示，第7装置1b所具有的流量传感器3是下述这样的热式流量传感器，具有：旁通管3a，其设于气体的流路2；感应管3b，其在旁通管3a的上游侧处从气体的流路2分支出来，且在旁通管3a的下游侧处与气体的流路2汇合；及感应线(未图示)，其卷绕于感应管3b。
驱动装置5a为由电压信号驱动的压电元件。第1传递机构5b具有摇杆5r，该摇杆5r能够将驱动装置5a的动作向按压流量控制阀4的阀体的按压构件4f传递。第2传递机构5c具有按压构件4f，该按压构件4f由摇杆5r驱动从而按压流量控制阀4的阀体。图6和图7中，第7装置1b中的气体的流动由空心箭头表示。而且，第7装置1b中，分别在气体流动的上游侧端部即流入口及下游侧端部即流出口设有用于与其他设备相连接的接头部。
如图9所示，第7装置1b构成为：两个流量控制阀4由一个共通的驱动机构5驱动来同时变更阀开度。具体地讲，如图11中用粗实线双箭头所示的那样，第1传递机构5b构成为：通过被驱动装置5a驱动，摇杆5r以旋转轴5s为中心转动。即，图11所例示的摇杆5r是一种杠杆，具有：由旋转轴5s构成的支点、被驱动装置5a驱动而驱动的一个力点、及驱动两个阀杆4s的两个作用点。摇杆5r与在第2传递机构5c的内部以能够沿流量控制阀4的阀体的位移方向滑动的方式设置的两个阀杆4s相接触，并借助上述这两个阀杆4s来驱动两个流量控制阀4的按压构件4f。以上述方式被驱动的两个按压构件4f分别驱动两个流量控制阀4的阀体，从而调节两个流量控制阀4的阀开度。
而且，图5至图11所例示的第7装置构成为：具有两个流量控制阀，上述这两个流量控制阀两者都由一个共通的驱动机构驱动。然而，第7装置所具有的流量控制阀的数量不限定于两个，第7装置能够具有三个以上的流量控制阀。该情况下，既可以构成为：三个以上的流量控制阀全都由一个共通的驱动机构驱动，或者也可以构成为：三个以上的流量控制阀中的一部分(例如两个)由一个共通的驱动机构驱动。
如上所述，第7装置中，构成为：至少两个流量控制阀中的至少两个流量控制阀由一个共通的驱动机构驱动来变更阀开度。其结果，采用第7装置，能够减少流量控制装置大型化、结构和控制机构复杂化以及制造成本增大等问题，并且能够具有多个流量控制阀。
上面以对本发明进行说明为目的，针对具有特定结构的若干实施方式，有时参照附图进行了说明，但不应被解释为本发明的范围限定于这些例示性的实施方式，应当知晓，能够在权利要求书和说明书所述的事项的范围内适当地加以修正。
附图标记说明
1a、1b、质量流量控制装置；2、流路；2a、分支部；2b、汇合部；2c、支流路；2cu、上游侧支流路；2cd1、第1下游侧支流路；2cd2、第2下游侧支流路；2e、流出路径；2p、流入口；2q、流入路；2r、流出口；2s、流出路；3、流量传感器；3a、旁通管；3b、感应管；4、流量控制阀；4a、阀体；4b、阀座；4b1、第1阀座；4b2、第2阀座；4c、初级侧流路；4d、次级侧流路；4d1、第1次级侧流路；4d2、第2次级侧流路；4f、按压部件；5、驱动机构；5a、驱动装置；5b、第1传递机构；5c、第2传递机构；5r、摇杆；5s、旋转轴。

Claims (7)

1.一种流量控制装置，具有：
基体，在该基体的表面设有气体的流入口和流出口，且在该基体的内部设有将所述流入口和所述流出口之间连通的流路；
流量传感器，其测量流向所述流路的所述气体的流量；及
至少两个流量控制阀，它们控制流向所述流路的所述气体的流量，其中，
所述流路具有：
流入路，其是与所述流入口相连通的空间；
分支部，其是与所述流入路相连通且是使所述气体的流动分支的空间；
支流路，其是并联地与所述分支部相连通的至少两个空间；
汇合部，其是与所述支流路相连通且是使所述气体的流动汇合的空间；及
流出路，其是将所述汇合部和所述流出口之间连通的空间，
所述流量传感器构成为检测流向所述流路的所述气体的总流量，
分别在各所述支流路安装有至少一个所述流量控制阀。
2.根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，
所述流量控制阀具有：
阀体；
阀座，其由筒状构件构成，且其座面形成在所述筒状构件的靠所述阀体侧的端面，该座面是供所述阀体落座的具有环状形状的平面；
初级侧流路，其是位于所述筒状构件的外侧的空间；及
次级侧流路，其是位于所述筒状构件的内侧的空间。
3.根据权利要求1所述的流量控制装置，其中，
所述流量控制阀具有：
阀体；
第1阀座，其由第1筒状构件构成，且其第1座面形成在所述第1筒状构件的靠所述阀体侧的端面，该第1座面是供所述阀体落座的具有环状形状的平面；
第2阀座，其由以从外侧将所述第1筒状构件包围的方式配设的第2筒状构件构成，且其第2座面形成在所述第2筒状构件的靠所述阀体侧的端面，该第2座面是供所述阀体落座的具有环状形状的平面；
初级侧流路，其是位于所述第1筒状构件与所述第2筒状构件之间的空间；
第1次级侧流路，其是位于所述第1筒状构件的内侧的空间；及
第2次级侧流路，其是位于所述第2筒状构件的外侧的空间。
4.根据权利要求3所述的流量控制装置，其中，
该流量控制装置具有与所述第2次级侧流路直接相连通的至少两条流出路径，
该流量控制装置构成为：使所述气体从所述第2次级侧流路经由所述流出路径向所述支流路流出。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的流量控制装置，其中，
所述阀体为膜片。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的流量控制装置，其中，
该流量控制装置还具有加热装置，该加热装置构成为对所述流路的至少一部分进行加热。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的流量控制装置，其中，
该流量控制装置构成为：至少两个所述流量控制阀中的至少两个所述流量控制阀由一个共通的驱动机构驱动来变更阀开度。
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