JP2024053813A - Flow rate control device, vaporization supply device, and method for manufacturing flow rate control device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure-type flow rate control device capable of accurately controlling the flow rate in a wide pressure range without causing leakage even in high-temperature gas.

SOLUTION: A flow rate control device 20 includes a control valve 22, a first pressure sensor 24 on the downstream side of the control valve, a throttle section 28 on the downstream side of the first pressure sensor, a second pressure sensor 26 on the downstream side of the throttle section, a first flow path block BL1 carrying the control valve and the first pressure sensor, and a second flow path block BL2 carrying the second pressure sensor. A gasket member is sandwiched between the first flow path block and the second flow path block. A connection hole H includes a first hole portion H1 facing the first flow path block and a second hole portion H2 having a larger cross-sectional area and extending outward, and is formed in the second flow path block. The length La of the first hole portion H1 is shorter than the distance Lb from a connection surface BLS of the first and second flow path blocks to a sealed end of the second pressure sensor.

SELECTED DRAWING: Figure 1

COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、流量制御装置およびこれを備える気化供給装置ならびに流量制御装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a flow control device, a vaporization supply device including the same, and a method for manufacturing the flow control device.

半導体製造設備又は化学プラント等において、原料ガスやエッチングガスを所望の流量でプロセスチャンバに供給することが求められている。ガス流量の制御装置としては、マスフローコントローラ（熱式質量流量制御器）や圧力式流量制御装置が知られている。 In semiconductor manufacturing facilities or chemical plants, it is necessary to supply raw material gases or etching gases to a process chamber at a desired flow rate. Mass flow controllers (thermal mass flow controllers) and pressure flow controllers are known as gas flow rate control devices.

圧力式流量制御装置は、コントロール弁と絞り部（例えばオリフィスプレートや臨界ノズル）とを組み合せた比較的簡単な構成によって各種流体の質量流量を高精度に制御することができるので広く利用されている。圧力式流量制御装置は、一次側の供給圧力が大きく変動したときにも安定して流量制御が行えるという優れた流量制御特性を有している。 Pressure-type flow control devices are widely used because they can control the mass flow rate of various fluids with high precision using a relatively simple configuration that combines a control valve and a restrictor (such as an orifice plate or critical flow nozzle). Pressure-type flow control devices have excellent flow control characteristics, allowing stable flow control even when the primary supply pressure fluctuates greatly.

圧力式流量制御装置には、コントロール弁と絞り部の間の流体圧力（以下、上流圧力Ｐ１と呼ぶことがある）を制御することによって、絞り部の下流側に流れる流体の流量を調整するものがある。上流圧力Ｐ１は、流路に設けた圧力センサによって測定されており、圧力センサの出力に基づいてコントロール弁の開度を調整することによって、上流圧力Ｐ１ひいては質量流量を所望値に制御することができる。 Some pressure-type flow control devices adjust the flow rate of the fluid flowing downstream of the throttling section by controlling the fluid pressure between the control valve and the throttling section (hereinafter sometimes referred to as the upstream pressure P1). The upstream pressure P1 is measured by a pressure sensor installed in the flow path, and by adjusting the opening of the control valve based on the output of the pressure sensor, the upstream pressure P1 and therefore the mass flow rate can be controlled to a desired value.

また、圧力式流量制御装置としては、上流圧力Ｐ１および下流圧力Ｐ２（絞り部の下流側の流体圧力）に基づいて流量を制御することができるものも知られている（例えば、特許文献１）。このタイプの流量制御装置では、上流圧力Ｐ１が下流圧力Ｐ２に比べて臨界比以上に大きくなく、臨界膨張条件を満たしていないときにも、流量制御を精度よく行うことができる。 In addition, there are also known pressure-type flow control devices that can control the flow rate based on the upstream pressure P1 and downstream pressure P2 (the fluid pressure downstream of the throttling section) (for example, Patent Document 1). With this type of flow control device, the flow rate can be controlled with high precision even when the upstream pressure P1 is not greater than the downstream pressure P2 by more than the critical ratio and the critical expansion condition is not satisfied.

一方、特許文献２には、気化器に導入された液体材料を加熱し、生成したガスを流量制御して供給する気化供給装置が開示されている。気化器では、液体原料や固体原料をヒータによって加熱して半導体素子製造に用いる所望のプロセスガスを生成することができる。生成されたガスは、気化器の下流側に配置された流量制御装置によって流量が制御されたうえでプロセスチャンバに供給される。このような気化供給装置は、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により成膜を行うときに用いられる。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a vaporization supply device that heats liquid material introduced into a vaporizer and supplies the generated gas with flow rate control. In the vaporizer, liquid or solid raw materials can be heated by a heater to generate the desired process gas used in semiconductor device manufacturing. The generated gas is supplied to the process chamber after its flow rate is controlled by a flow rate control device arranged downstream of the vaporizer. Such a vaporization supply device is used, for example, when forming a film by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD).

気化器で生成したガスの流量制御も、上述した圧力式の流量制御装置を用いて行うことができる。特許文献２および３には、気化器の下流側に圧力式流量制御装置が隣接配置された一体型の気化供給装置が開示されている。 The flow rate of the gas generated by the vaporizer can also be controlled using the pressure-type flow control device described above. Patent documents 2 and 3 disclose an integrated vaporization supply device in which a pressure-type flow control device is disposed adjacent to the downstream side of the vaporizer.

気化器で生成したガスは、比較的高温（例えば１５０℃以上）のガスであることが多い。このため、流量制御装置も高温ガスに対応していることが好ましい。特許文献２に記載の流量制御装置では、高温ガスによってもコントロール弁（典型的にはピエゾ素子駆動型バルブ）が損傷しないように、ピエゾアクチュエータが放熱スペーサを介してガス流路から離れて配置されている。 The gas generated by the vaporizer is often a relatively high-temperature gas (e.g., 150°C or higher). For this reason, it is preferable that the flow control device also be capable of handling high-temperature gas. In the flow control device described in Patent Document 2, the piezoelectric actuator is positioned away from the gas flow path via a heat dissipation spacer so that the control valve (typically a piezoelectric element-driven valve) is not damaged by high-temperature gas.

国際公開第０３／０５８３６３号WO 03/058363 国際公開第２０１６／１７４８３２号International Publication No. 2016/174832 国際公開第２０１９／０２１９４８号International Publication No. 2019/021948 国際公開第２０２２／１３７８１２号International Publication No. 2022/137812

気化器を用いて生成した高温ガスの流量制御を、上流圧力Ｐ１および下流圧力Ｐ２の両方の測定に基づいて行うことが可能である。ただし、下流圧力Ｐ２の測定も行う場合、絞り部の上流側だけでなく、絞り部の下流側にも圧力センサを配置する必要がある。 The flow rate of the high-temperature gas generated using the vaporizer can be controlled based on measurements of both the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2. However, if the downstream pressure P2 is also measured, it is necessary to place a pressure sensor not only upstream of the throttling section, but also downstream of the throttling section.

ところが、絞り部の下流側の圧力センサを設けた流量制御装置では、その設置個所からガスリークが生じ得ることがわかった。特に上記のように気化器の下流側に配置された圧力式流量制御装置において、高温ガスの流量制御を行う場合には、下流側の圧力センサの周辺からガスリークが生じる可能性が高まることがわかった。 However, it was found that in a flow control device that has a pressure sensor downstream of the throttling section, gas leaks can occur from the location of the sensor. In particular, in a pressure-type flow control device that is located downstream of the vaporizer as described above, it was found that there is an increased possibility of gas leaks occurring around the downstream pressure sensor when controlling the flow rate of high-temperature gas.

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、高温ガスを幅広い範囲で流量制御するときにもリークの発生を防止することができる流量制御装置およびこれを備える気化供給装置ならびにそのような流量制御装置の製造方法を提供することをその主たる目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and its main objective is to provide a flow control device that can prevent leaks even when controlling the flow rate of high-temperature gas over a wide range, a vaporization supply device equipped with the same, and a method for manufacturing such a flow control device.

本発明の実施態様に係る流量制御装置は、コントロール弁と、前記コントロール弁の下流側の流路に設けられた第１圧力センサと、前記第１圧力センサの下流側の流路に設けられた絞り部と、前記絞り部の下流側の流路に設けられた第２圧力センサと、前記コントロール弁および前記第１圧力センサを担持する第１流路ブロックと、前記第１流路ブロックに隣接して設けられ前記第２圧力センサを担持する第２流路ブロックとを備え、前記第１流路ブロックと前記第２流路ブロックとの接続部においてガスケット部材が挟持されている流量制御装置であって、前記第２流路ブロックは、前記第１流路ブロックに向かって延びる接続穴を有し、前記接続穴は、第１の断面積を有し前記第１流路ブロックに対面する第１穴部分と、前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有し前記第１穴部分から延長されて外側に延びる第２穴部分とを含み、前記第１穴部分と前記第２穴部分との境界に段差面が形成されており、前記接続穴に配置されたブロック固定部材の拡径部が前記接続穴の前記段差面を押圧することによって、前記第２流路ブロックが前記第１流路ブロックに対して固定されており、前記接続穴の前記第１穴部分の長さが、前記第１流路ブロックと前記第２流路ブロックとの接続面から前記第２圧力センサのシール端部までの距離よりも短い。 A flow control device according to an embodiment of the present invention includes a control valve, a first pressure sensor provided in a flow path downstream of the control valve, a throttling section provided in a flow path downstream of the first pressure sensor, a second pressure sensor provided in a flow path downstream of the throttling section, a first flow path block carrying the control valve and the first pressure sensor, and a second flow path block provided adjacent to the first flow path block and carrying the second pressure sensor. A gasket member is sandwiched at the connection between the first flow path block and the second flow path block, and the second flow path block is a flow control device having a gasket member sandwiched between a connecting portion extending toward the first flow path block. The connection hole includes a first hole portion having a first cross-sectional area facing the first flow path block, and a second hole portion having a second cross-sectional area larger than the first cross-sectional area and extending outward from the first hole portion, a step surface is formed at the boundary between the first hole portion and the second hole portion, the second flow path block is fixed to the first flow path block by the enlarged diameter portion of the block fixing member arranged in the connection hole pressing the step surface of the connection hole, and the length of the first hole portion of the connection hole is shorter than the distance from the connection surface between the first flow path block and the second flow path block to the seal end of the second pressure sensor.

ある実施形態において、前記第２圧力センサのシール端部は、前記第２圧力センサをシールするために配置された環状のガスケットの外周面によって規定される。 In one embodiment, the sealing end of the second pressure sensor is defined by the outer peripheral surface of an annular gasket arranged to seal the second pressure sensor.

ある実施形態において、前記ガスケット部材は、前記絞り部を含む構造を有している。 In one embodiment, the gasket member has a structure that includes the constriction portion.

ある実施形態において、前記ガスケット部材は、ガスケット型オリフィス部材である。 In one embodiment, the gasket member is a gasket-type orifice member.

ある実施形態において、前記第２流路ブロックには４本の前記接続穴が設けられており、各接続穴に前記ブロック固定部材が配置されている。 In one embodiment, the second flow path block is provided with four of the connection holes, and the block fixing member is disposed in each of the connection holes.

ある実施形態において、４本の接続穴は、前記第２流路ブロックの前記第２圧力センサ取り付け面に近い側に設けられた２本の接続穴と、遠い側に設けられた２本の接続穴とを含み、前記第２流路ブロックの内部に形成された流路であって前記ガスケット部材から延びる流路が、前記第２圧力センサ取り付け面に近い側の２本の接続穴と前記第２圧力センサ取り付け面に遠い側の２本の接続穴との間の位置を通っている。 In one embodiment, the four connection holes include two connection holes provided on the side of the second flow path block closer to the second pressure sensor mounting surface and two connection holes provided on the side farther away, and a flow path formed inside the second flow path block and extending from the gasket member passes through a position between the two connection holes on the side closer to the second pressure sensor mounting surface and the two connection holes on the side farther away from the second pressure sensor mounting surface.

ある実施形態において、前記接続穴の前記第１穴部分は、前記第２流路ブロックの側面に対して閉じており、前記第２穴部分は、前記第２流路ブロックの側面に対して開いている。 In one embodiment, the first hole portion of the connection hole is closed to the side surface of the second flow path block, and the second hole portion is open to the side surface of the second flow path block.

本発明の実施形態に係る気化供給装置は、気化器と、前記気化器の下流側に隣接して接続された上記の流量制御装置とを備える。 The vaporization supply device according to an embodiment of the present invention includes a vaporizer and the above-mentioned flow control device connected adjacent to the downstream side of the vaporizer.

本発明の実施形態に係る流量制御装置の製造方法は、上記の流量制御装置の製造方法であって、前記第１流路ブロック、前記第２流路ブロック、前記ブロック固定部材および前記第２圧力センサを用意する工程と、前記第２流路ブロックに形成された前記接続穴に配置された前記ブロック固定部材を用いて、前記第２流路ブロックを前記第１流路ブロックに対して固定する工程と、前記第２流路ブロックを前記第１流路ブロックに固定する工程の後に、前記第２圧力センサを前記第２流路ブロックに固定する工程とを含む。 The method for manufacturing a flow control device according to an embodiment of the present invention is a method for manufacturing the above-mentioned flow control device, and includes the steps of preparing the first flow path block, the second flow path block, the block fixing member, and the second pressure sensor, fixing the second flow path block to the first flow path block using the block fixing member disposed in the connection hole formed in the second flow path block, and, after the step of fixing the second flow path block to the first flow path block, fixing the second pressure sensor to the second flow path block.

本発明の実施形態による圧力式流量制御装置および気化供給装置によれば、広い制御流量範囲にわたって、半導体製造装置などで用いられるガスを適切に流量制御して供給することができるとともに、高温ガスの供給時にもリークの発生を抑制することができる。 The pressure-type flow control device and vaporization supply device according to the embodiment of the present invention can appropriately control the flow rate and supply gas used in semiconductor manufacturing equipment and the like over a wide range of control flow rates, and can also suppress the occurrence of leaks even when supplying high-temperature gas.

本発明の実施形態による流量制御装置を備える気化供給装置を含むガス供給システムを示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a gas supply system including a vaporization supply device equipped with a flow control device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る流量制御装置を備える気化供給装置の具体的な構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration example of a vaporization supply device including a flow rate control device according to an embodiment of the present invention. 流量制御装置に用いられる第２圧力センサ固定用の流路ブロックの例を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing an example of a flow path block for fixing a second pressure sensor used in a flow control device. 第２圧力センサ固定用の流路ブロックの、隣接流路ブロックへの固定態様を示す図である。13 is a diagram showing a manner in which a flow path block for fixing a second pressure sensor is fixed to an adjacent flow path block. FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment.

図１は、本発明の実施形態にかかる流量制御装置２０およびこれを気化器１０の下流側に備える気化供給装置５０を含むガス供給システム１００を示す。また、図２は、気化供給装置５０の具体的な構成例を示している。 Figure 1 shows a gas supply system 100 including a flow control device 20 according to an embodiment of the present invention and a vaporization supply device 50 that has the flow control device 20 downstream of a vaporizer 10. Figure 2 shows a specific configuration example of the vaporization supply device 50.

図１に示すように、ガス供給システム１００は、液体材料源２と、液体材料源２に接続された気化供給装置５０と、遮断弁４を介して気化供給装置５０に接続されたプロセスチャンバ６とを備えている。気化供給装置５０は、気化器１０と、気化器１０の下流側に設けられた流量制御装置２０とを備えている。なお、図２に示す気化供給装置５０では、気化器１０と、流量制御装置２０とが隣接して一体的に設けられ、また、遮断弁４も、流量制御装置２０の下流側に一体的に設けられている。 As shown in FIG. 1, the gas supply system 100 includes a liquid material source 2, a vaporization supply device 50 connected to the liquid material source 2, and a process chamber 6 connected to the vaporization supply device 50 via a shutoff valve 4. The vaporization supply device 50 includes a vaporizer 10 and a flow control device 20 provided downstream of the vaporizer 10. In the vaporization supply device 50 shown in FIG. 2, the vaporizer 10 and the flow control device 20 are provided adjacent to each other and integrally, and the shutoff valve 4 is also provided integrally downstream of the flow control device 20.

ガス供給システム１００は、液体材料源２からの液体材料Ｌを気化器１０において気化し、得られた材料ガスＧの流量を流量制御装置２０によって制御してプロセスチャンバ６に供給するように構成されている。図１において、液体材料Ｌの供給路を太い実線で示し、材料ガスＧの供給路を太い破線で示している。 The gas supply system 100 is configured to vaporize the liquid material L from the liquid material source 2 in the vaporizer 10, and supply the resulting material gas G to the process chamber 6 by controlling the flow rate of the resulting material gas G with the flow rate control device 20. In FIG. 1, the supply path of the liquid material L is indicated by a thick solid line, and the supply path of the material gas G is indicated by a thick dashed line.

プロセスチャンバ６には、真空ポンプ８が接続されており、チャンバ内およびチャンバに接続された流路を減圧することができる。図１には、１系統のガス供給ラインのみが示されているが、種々のガスを供給するために、複数のガス供給ラインがプロセスチャンバ６に接続されていてもよいことは言うまでもない。 A vacuum pump 8 is connected to the process chamber 6, and can reduce the pressure inside the chamber and in the flow paths connected to the chamber. Although only one gas supply line is shown in FIG. 1, it goes without saying that multiple gas supply lines may be connected to the process chamber 6 in order to supply various gases.

使用される液体材料Ｌとしては、例えば、ＨＣＤＳ（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）、あるいは、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）、ＴＭＧａ（トリメチルガリウム）、ＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）などの有機金属材料があげられる。これらの材料は室温では液体であり、例えば、１５０℃～２００℃程度に加熱することによって気化させることができる。生成された材料ガスＧは、プロセスチャンバ６において、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ_ｘ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）などの絶縁膜を形成するために用いられる。 Examples of the liquid material L used include HCDS (Si ₂ Cl ₆ ), or organometallic materials such as TEOS (tetraethyl orthosilicate), TMGa (trimethylgallium), and TMAl (trimethylaluminum). These materials are liquid at room temperature and can be vaporized by heating to, for example, about 150° C. to 200° C. The generated material gas G is used in the process chamber 6 to form an insulating film such as a silicon nitride film (SiN _x film) or a silicon oxide film (SiO ₂ film).

気化供給装置５０には複数のヒータが設けられており、気化器１０や流量制御装置２０を所望の温度に独立して加熱することができる。ヒータとしては、ジャケットヒータや、伝熱部材としてのアルミニウム板に発熱素子としてのカートリッジヒータを挿入して形成したヒータなどの金属ブロックを外側から加熱するヒータを用いることができる。このようなヒータは、例えば、特許文献３（国際公開第２０１９／０２１９４８号）に開示されている。 The vaporization supply device 50 is provided with multiple heaters, and the vaporizer 10 and the flow control device 20 can be heated independently to a desired temperature. As the heater, a jacket heater or a heater that heats a metal block from the outside, such as a heater formed by inserting a cartridge heater as a heating element into an aluminum plate as a heat transfer member, can be used. Such a heater is disclosed, for example, in Patent Document 3 (WO 2019/021948).

気化器１０は、液体材料源２から圧送されてきた液体材料Ｌを、気化部１６の気化室において、ヒータによって加熱し、材料ガスＧを生成するように構成されている。また、気化器１０で生成された材料ガスＧは、再液化しないように、比較的高温に保ったままプロセスチャンバ６に供給する必要がある。これに対して、図２に示すように、気化器１０と流量制御装置２０とが隣接して一体的に配置された構成の気化供給装置５０を用いれば、これをプロセスチャンバ６の近傍に配置することによって、高温に維持すべき領域をコンパクトにまとめることができる。 The vaporizer 10 is configured to heat the liquid material L pumped from the liquid material source 2 by a heater in the vaporization chamber of the vaporization section 16 to generate material gas G. The material gas G generated by the vaporizer 10 must be supplied to the process chamber 6 while being kept at a relatively high temperature to prevent re-liquefaction. In contrast, as shown in FIG. 2, if a vaporization supply device 50 is used in which the vaporizer 10 and the flow control device 20 are integrally arranged adjacent to each other, the area to be maintained at a high temperature can be made compact by arranging this near the process chamber 6.

図２に示すように、本実施形態の気化器１０は、予加熱部１４と、気化部１６と、これらの間の流路に設けられた液体補充弁１８とを備えている。予加熱部１４において液体材料Ｌを気化しない程度の高温にまで予め加熱しておくことによって、気化部１６での気化を容易にすることができる。これにより、気化潜熱による液温の低下を抑制し、材料ガスＧの供給圧力Ｐ０を高い値に維持して安定的にガスを供給しやすくなる。 As shown in FIG. 2, the vaporizer 10 of this embodiment includes a preheating section 14, a vaporization section 16, and a liquid refill valve 18 provided in the flow path between them. By preheating the liquid material L in the preheating section 14 to a high temperature that does not vaporize the liquid, vaporization in the vaporization section 16 can be facilitated. This suppresses the decrease in liquid temperature due to the latent heat of vaporization, and makes it easier to maintain the supply pressure P0 of the material gas G at a high value and supply the gas stably.

予加熱部１４と気化部１６とを異なる温度に維持することをより容易にするために、予加熱部１４と気化部１６との間には、断熱部材３０が設けられていても良い。断熱部材３０は、例えば、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）などの樹脂製の板材であってよい。 In order to make it easier to maintain the preheating section 14 and the vaporization section 16 at different temperatures, a heat insulating member 30 may be provided between the preheating section 14 and the vaporization section 16. The heat insulating member 30 may be, for example, a resin plate such as PEEK (Poly Ether Ether Ketone).

また、気化供給装置５０において、気化器１０で生成した材料ガスＧの供給圧力Ｐ０は、供給圧力センサ１２によって測定されている。図２に示すように、供給圧力センサ１２は、流量制御装置２０を構成するコントロール弁２２や第１圧力センサ２４が取り付けられた第１流路ブロックＢＬ１においてコントロール弁２２の上流側に取り付けられていても良い。 In addition, in the vaporization supply device 50, the supply pressure P0 of the material gas G generated in the vaporizer 10 is measured by a supply pressure sensor 12. As shown in FIG. 2, the supply pressure sensor 12 may be attached upstream of the control valve 22 in the first flow path block BL1 in which the control valve 22 and the first pressure sensor 24 constituting the flow control device 20 are attached.

供給圧力センサ１２を用いて供給圧力Ｐ０を測定することによって、気化室内の液体材料Ｌの量が十分であるか否かを判断することができる。供給圧力Ｐ０が閾値よりも低下しているときには、液体補充弁１８を開いて液体材料を補充することができ、気化部１６において安定的にガスの生成を行うことができる。また、気化器１０は、気化部１６に所定量を超える液体材料Ｌが供給されたことを検知することができる液体検知部（図示せず）を別途備えていてもよい。液体検知部を設けることによって、気化部１６への液体材料Ｌの過供給を防止することができる。液体検知部は、例えば、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、ロードセルなどによって構成される。 By measuring the supply pressure P0 using the supply pressure sensor 12, it is possible to determine whether the amount of liquid material L in the vaporization chamber is sufficient. When the supply pressure P0 is lower than the threshold value, the liquid refill valve 18 can be opened to refill the liquid material, and gas can be generated stably in the vaporization section 16. The vaporizer 10 may also be provided with a separate liquid detection section (not shown) that can detect when more than a predetermined amount of liquid material L has been supplied to the vaporization section 16. By providing the liquid detection section, it is possible to prevent oversupply of liquid material L to the vaporization section 16. The liquid detection section is composed of, for example, a thermometer (platinum resistance thermometer, thermocouple, thermistor, etc.) arranged in the vaporization chamber, a liquid level gauge, a load cell, etc.

以下、気化器１０で生成された材料ガスＧの流量制御を行うための流量制御装置２０の詳細構成について説明する。 The detailed configuration of the flow control device 20 for controlling the flow rate of the material gas G generated by the vaporizer 10 is described below.

図１および図２に示すように、本実施形態の流量制御装置２０は、コントロール弁２２と、コントロール弁２２の下流側に設けられた第１圧力センサ２４と、コントロール弁２２および第１圧力センサ２４の下流側の流路に設けられた絞り部２８と、絞り部２８の下流側に設けられた第２圧力センサ２６とを備えている。後述するように、本実施形態において、絞り部２８は、ガスケット部材に含まれるようにして構成されており、流路ブロック間に挟持されるガスケット部材に、絞り機能を持たせた構造を有するものに対応する。 As shown in Figures 1 and 2, the flow control device 20 of this embodiment includes a control valve 22, a first pressure sensor 24 provided downstream of the control valve 22, a throttling section 28 provided in the flow path downstream of the control valve 22 and the first pressure sensor 24, and a second pressure sensor 26 provided downstream of the throttling section 28. As described below, in this embodiment, the throttling section 28 is configured to be included in the gasket member, and corresponds to a structure in which the gasket member sandwiched between the flow path blocks has a throttling function.

第１圧力センサ（または上流圧力センサ）２４は、コントロール弁２２と絞り部２８との間の上流圧力Ｐ１を測定することでき、第２圧力センサ（または下流圧力センサ）２６は、絞り部２８の下流側の下流圧力Ｐ２を測定することができる。コントロール弁２２、第１圧力センサ２４、および、第２圧力センサ２６は、図示しない制御回路に電気的に接続されている。 The first pressure sensor (or upstream pressure sensor) 24 can measure the upstream pressure P1 between the control valve 22 and the throttling section 28, and the second pressure sensor (or downstream pressure sensor) 26 can measure the downstream pressure P2 downstream of the throttling section 28. The control valve 22, the first pressure sensor 24, and the second pressure sensor 26 are electrically connected to a control circuit (not shown).

流量制御装置２０は、圧力式の流量制御装置であり、第１圧力センサ２４の出力（上流圧力Ｐ１）に基づいて、または、第１圧力センサ２４の出力（上流圧力Ｐ１）と第２圧力センサ２６の出力（下流圧力Ｐ２）との両方に基づいて、コントロール弁２２の開度を制御することによって、絞り部２８の下流側に流れるガスの流量を制御することができる。なお、流量制御装置２０は、コントロール弁２２の下流側のガスの温度を測定するための図示しない温度センサを備えていても良い。温度センサの出力も付加的に参照してコントロール弁２２の開度を制御することによって、より正確にガス流量を制御し得る。 The flow control device 20 is a pressure-type flow control device, and can control the flow rate of gas flowing downstream of the throttling section 28 by controlling the opening of the control valve 22 based on the output of the first pressure sensor 24 (upstream pressure P1) or based on both the output of the first pressure sensor 24 (upstream pressure P1) and the output of the second pressure sensor 26 (downstream pressure P2). The flow control device 20 may also be equipped with a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the gas downstream of the control valve 22. By controlling the opening of the control valve 22 with additional reference to the output of the temperature sensor, the gas flow rate can be controlled more accurately.

図２に示すように、本実施形態において、コントロール弁２２および第１圧力センサ２４は、内部に流路が設けられた上流側の第１流路ブロックＢＬ１に固定されている。一方で、第２圧力センサ２６は、内部に流路が設けられた下流側の第２流路ブロックＢＬ２に固定されている。ここで、流路ブロックとは、典型的には金属製のブロック体であって、その内部に、流路や流体収容空間が形成されたブロック体を意味しており、本体ブロックとも称される。本実施形態の気化供給装置５０は、複数の流路ブロックを隣接して配置して流路を形成するとともに、必要なセンサや弁を流路ブロック（本体ブロック）に取り付けることによって作製されている。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the control valve 22 and the first pressure sensor 24 are fixed to the first flow path block BL1 on the upstream side, which has a flow path inside. On the other hand, the second pressure sensor 26 is fixed to the second flow path block BL2 on the downstream side, which has a flow path inside. Here, the flow path block is typically a metal block body in which a flow path and a fluid storage space are formed, and is also called a main body block. The vaporization supply device 50 of this embodiment is produced by arranging multiple flow path blocks adjacent to each other to form a flow path, and attaching the necessary sensors and valves to the flow path block (main body block).

そして、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との接続部（または境界部）に形成された凹所（ここでは第１流路ブロックＢＬ１に形成された主凹所と第２流路ブロックＢＬ２に形成された副凹所）には、ここでは絞り部２８（またはガスケット部材）が配置されている。第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２とは、接続面において絞り部２８を挟持するようにして、互いに対して固定されている。第１流路ブロックＢＬ１および第２流路ブロックＢＬ２は、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス製の金属ブロックであり、ドリルによる穿孔によって内部にガス流路が形成されている。 Then, a throttle portion 28 (or a gasket member) is disposed in the recesses (here, the main recess formed in the first flow path block BL1 and the sub-recess formed in the second flow path block BL2) formed at the connection (or boundary) between the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2. The first flow path block BL1 and the second flow path block BL2 are fixed to each other so as to sandwich the throttle portion 28 at the connection surface. The first flow path block BL1 and the second flow path block BL2 are metal blocks made of stainless steel such as SUS316L, and gas flow paths are formed inside by drilling holes.

コントロール弁２２としては、例えば、ピエゾ素子駆動型バルブが用いられる。ピエゾ素子駆動型バルブは、ピエゾアクチュエータに内蔵される単数または積層された複数のピエゾ素子への印加電圧の制御によってダイヤフラム弁体の移動量を調節することができ、その開度を任意に調節することができる開度自在弁または比例弁である。 For example, a piezoelectric element-driven valve is used as the control valve 22. A piezoelectric element-driven valve is a variable-opening valve or proportional valve that can adjust the amount of movement of the diaphragm valve body by controlling the voltage applied to a single or multiple stacked piezoelectric elements built into the piezoelectric actuator, and can adjust the opening degree as desired.

図２に示すように、コントロール弁２２は、高温対策のために、ピエゾアクチュエータ２２Ｄと棒状の放熱スペーサ２２Ｅとが一列に並ぶ構成を有していても良い。放熱スペーサ２２Ｅは、例えばインバー材によって形成されており、これをピエゾアクチュエータ２２Ｄと連動して動かすことによって、ダイヤフラム弁２２Ｖ（図４参照）の開閉を制御することができる。 As shown in FIG. 2, the control valve 22 may have a configuration in which a piezoelectric actuator 22D and a rod-shaped heat dissipation spacer 22E are arranged in a row to protect against high temperatures. The heat dissipation spacer 22E is made of, for example, Invar material, and by moving it in conjunction with the piezoelectric actuator 22D, the opening and closing of the diaphragm valve 22V (see FIG. 4) can be controlled.

この構成において、第１流路ブロックＢＬ１の内部の流路を流れる高温ガスや、この第１流路ブロックＢＬ１を加熱する外側ヒータからの熱によって、ピエゾアクチュエータ２２Ｄが高温に加熱されることが防止される。したがって、ピエゾ素子が耐熱温度以上になることを防ぎ、ピエゾアクチュエータ２２Ｄの損傷や誤動作の発生を防止しながら、流量制御を適切に行うことができる。 In this configuration, the piezoelectric actuator 22D is prevented from being heated to a high temperature by the high-temperature gas flowing through the internal flow path of the first flow path block BL1 or by the heat from the external heater that heats the first flow path block BL1. Therefore, the piezoelectric element is prevented from exceeding its heat-resistant temperature, and flow rate control can be performed appropriately while preventing damage to or malfunction of the piezoelectric actuator 22D.

また、本実施形態において、絞り部２８は、ガスケット型オリフィス部材を用いて構成されている。ガスケット型オリフィス部材は、金属ブロックの凹所に篏合されてシールをすることができるように構成されたガスケット部材の内部に、オリフィスプレートが組み込まれた構成を有する。外側のガスケット部材は、例えばＳＵＳ３１６Ｌ製またはＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）製であり、内側に保持されるオリフィスプレートは、例えばＳＵＳ３１６Ｌ製である。絞り部２８のオリフィス径は、例えば、４０μｍ～２５００μｍに設定される。ただし、絞り部２８としては、臨界ノズルまたは音速ノズルなどを用いることもできる。 In this embodiment, the throttling section 28 is constructed using a gasket-type orifice member. The gasket-type orifice member has a configuration in which an orifice plate is incorporated inside a gasket member that is configured to fit into a recess in a metal block to provide a seal. The outer gasket member is made of, for example, SUS316L or PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), and the orifice plate held inside is made of, for example, SUS316L. The orifice diameter of the throttling section 28 is set to, for example, 40 μm to 2500 μm. However, a critical nozzle or sonic nozzle, etc., can also be used as the throttling section 28.

なお、本実施形態においては、絞り部２８としてガスケット型オリフィス部材を用いており、このガスケット型オリフィス部材は、絞り部２８としての機能とガスケット部材としての機能との両方を備えている。ただし、他の態様において、絞り部２８とガスケット部材とは、それぞれ別の部材として、第１流路ブロックＢＬ１もしくは第２流路ブロックＢＬ２に設置されていてもよい。いずれの場合にも、ガスケット部材は、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との接続部において挟持されている必要があり、接続部のシール性を確保するために用いられる。 In this embodiment, a gasket-type orifice member is used as the throttling portion 28, and this gasket-type orifice member has both the function of the throttling portion 28 and the function of the gasket member. However, in other embodiments, the throttling portion 28 and the gasket member may be installed as separate members in the first flow path block BL1 or the second flow path block BL2. In either case, the gasket member must be sandwiched at the connection between the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2, and is used to ensure the sealing of the connection.

絞り部２８として、ガスケット型オリフィス部材を用いれば、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との境界において、ガス流路のシール性を向上させることができる。したがって、この接続部からのガスリークの発生を防止することができる。 By using a gasket-type orifice member as the throttling portion 28, the sealing performance of the gas flow path can be improved at the boundary between the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2. Therefore, it is possible to prevent gas leaks from this connection.

ただし、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との接続部に、ガスケット型オリフィス部材を配置する構成においては、接続部でのガスリークの発生を防止するために、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２とを互いに対して強固に固定することが望まれる。このため、後述するように、第２流路ブロックＢＬ２は、接続穴Ｈに挿入されるブロック固定部材（六角穴付ボルトなど）によって、第１流路ブロックＢＬ１に対して押圧されながらしっかりと固定されている。 However, in a configuration in which a gasket-type orifice member is disposed at the connection between the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2, it is desirable to firmly fix the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2 to each other in order to prevent gas leaks at the connection. For this reason, as described below, the second flow path block BL2 is firmly fixed while being pressed against the first flow path block BL1 by a block fixing member (such as a hexagon socket bolt) inserted into the connection hole H.

第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２６としては、例えば、歪ゲージが設けられた感圧ダイヤフラムを有するシリコン単結晶製の圧力センサや、キャパシタンスマノメータが用いられる。第１圧力センサ２４、第２圧力センサ２６としては、例えば、特許文献４（国際公開第２０２２／１３７８１２号）に記載の圧力センサを用いることもできる。また、温度センサとしては、例えば、熱電対やサーミスタ、白金測温抵抗体が用いられる。 The first pressure sensor 24 and the second pressure sensor 26 may be, for example, a silicon single crystal pressure sensor having a pressure-sensitive diaphragm with a strain gauge, or a capacitance manometer. The first pressure sensor 24 and the second pressure sensor 26 may be, for example, a pressure sensor described in Patent Document 4 (WO 2022/137812). The temperature sensor may be, for example, a thermocouple, a thermistor, or a platinum resistance temperature detector.

また、遮断弁４は、本実施形態では、ＡＯＶ（ａｉｒ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｖａｌｖｅ）を用いて構成されている。また、気化器１０の液体補充弁１８もＡＯＶによって構成されている。ＡＯＶには、圧縮空気の供給を制御する電磁弁が接続されており、電磁弁を制御することによって遮断弁４や液体補充弁１８の開閉を迅速に行うことができる。ただし、これに限られず、遮断弁４または液体補充弁１８は、電磁弁、または、電動弁などのオンオフ弁で構成されていてもよい。 In this embodiment, the shutoff valve 4 is configured using an AOV (air operated valve). The liquid refill valve 18 of the vaporizer 10 is also configured using an AOV. A solenoid valve that controls the supply of compressed air is connected to the AOV, and the shutoff valve 4 and the liquid refill valve 18 can be opened and closed quickly by controlling the solenoid valve. However, this is not limited to this, and the shutoff valve 4 or the liquid refill valve 18 may be configured as an on-off valve such as a solenoid valve or an electric valve.

図２に示すように、遮断弁４は、第２流路ブロックＢＬ２と後段ブロックとに跨るように配置されていてもよい。ブロック間（遮断弁４の下方）には、例えば、ＰＥＥＫ製の板材である断熱部材３２が設けられていても良い。これによって、例えば、遮断弁４を閉じたガス供給停止時にも、上流側ガスの保温をより効率的に行うことができ、流量制御装置２０におけるガス再液化を防止できる。 As shown in FIG. 2, the shutoff valve 4 may be disposed so as to straddle the second flow path block BL2 and the subsequent block. Between the blocks (below the shutoff valve 4), a heat insulating member 32, for example a PEEK plate, may be provided. This allows the upstream gas to be more efficiently kept warm, for example, even when the shutoff valve 4 is closed to stop the gas supply, and prevents gas re-liquefaction in the flow control device 20.

以上のように構成された流量制御装置２０は、臨界膨張条件Ｐ１／Ｐ２≧約２（ここで、Ｐ１は上流圧力、Ｐ２は下流圧力、約２は窒素ガスの場合）を満たすとき、流量Ｑ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を行うことができる。臨界膨張条件を満たすとき、流量Ｑは、Ｑ＝Ｋ１・Ｐ１（Ｋ１は絞り部の開口面積と流体の種類と流体温度に依存する定数）から算出される。 The flow control device 20 configured as described above can control the flow rate by utilizing the principle that when the critical expansion condition P1/P2 ≧ approximately 2 (where P1 is the upstream pressure, P2 is the downstream pressure, and approximately 2 is for nitrogen gas) is satisfied, the flow rate Q is determined by the upstream pressure P1, not the downstream pressure P2. When the critical expansion condition is satisfied, the flow rate Q is calculated from Q = K1 P1 (K1 is a constant that depends on the opening area of the throttling section, the type of fluid, and the fluid temperature).

また、流量制御装置２０は、第２圧力センサ２６を備えているので、臨界膨張条件を満足しない場合であっても、流量Ｑを、Ｑ＝Ｋ２・Ｐ２^ｍ（Ｐ１－Ｐ２）^ｎ（ここでＫ２は絞り部の開口面積と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）から算出することができる。 In addition, since the flow control device 20 is equipped with the second pressure sensor 26, even if the critical expansion condition is not satisfied, the flow rate Q can be calculated from Q = K2 · P2 ^m (P1 - P2) ⁿ (where K2 is a constant that depends on the opening area of the throttling section, the type of fluid, and the fluid temperature, and m and n are exponents derived based on the actual flow rate).

流量制御を行うために、設定流量Ｑｓが制御回路に入力され、制御回路は、第１圧力センサ２４および第２圧力センサ２６の出力などに基づいて、上記の式に従って演算流量Ｑｃを求め、この演算流量Ｑｃが入力された設定流量Ｑｓに近づくようにコントロール弁２２をフィードバック制御する。演算流量Ｑｃは、流量出力値として外部のモニタに表示されてもよい。 To perform flow control, the set flow rate Qs is input to the control circuit, which determines the calculated flow rate Qc according to the above formula based on the outputs of the first pressure sensor 24 and the second pressure sensor 26, and feedback controls the control valve 22 so that this calculated flow rate Qc approaches the input set flow rate Qs. The calculated flow rate Qc may be displayed on an external monitor as a flow rate output value.

ただし、上記のように第２流路ブロックＢＬ２に第２圧力センサ２６が固定されている場合、特に高温ガスを流す用途において、第２圧力センサ２６の固定箇所からガスリークが生じる場合があることが、本発明者によって確認された。本発明者の実験によれば、第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１に堅固に取り付けるときに、典型的にはステンレス鋼などの金属製である第２流路ブロックＢＬ２に応力が生じ、ブロックにわずかな変形が生じた結果、第２圧力センサ２６の取り付け箇所のシール性が低下してしまったものと考えられる。 However, the inventors have confirmed that when the second pressure sensor 26 is fixed to the second flow path block BL2 as described above, gas leaks may occur from the fixed location of the second pressure sensor 26, particularly in applications where high-temperature gas is flowing. According to the inventors' experiments, when the second flow path block BL2 is firmly attached to the first flow path block BL1, stress is generated in the second flow path block BL2, which is typically made of a metal such as stainless steel, causing slight deformation of the block, which is thought to result in a decrease in the sealing performance of the attachment location of the second pressure sensor 26.

そこで、本実施形態における流量制御装置２０では、第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１にブロック固定部材によって固定したときにも、第２圧力センサ２６の固定部分には応力が生じにくく、これによって、シール性を高く保つための工夫がなされている。以下、このための具体的な手法について説明する。 In the flow control device 20 of this embodiment, therefore, even when the second flow path block BL2 is fixed to the first flow path block BL1 by a block fixing member, stress is unlikely to be generated in the fixed portion of the second pressure sensor 26, and this is a measure to maintain high sealing performance. Specific methods for achieving this are described below.

図３は、第２流路ブロックＢＬ２の斜視図であり、比較例の構成と実施例の構成との違いを説明するための図である。また、図４は、本実施形態における第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との固定態様を示す図である。 Figure 3 is a perspective view of the second flow path block BL2, and is a diagram for explaining the difference between the configuration of the comparative example and the configuration of the embodiment. Also, Figure 4 is a diagram showing the manner in which the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2 are fixed in this embodiment.

図３に示すように、第２流路ブロックＢＬ２の上面には、第２圧力センサ２６を固定するための凹所２６Ｈおよび出口４Ｈが設けられている。凹所２６Ｈおよび出口４Ｈは、ブロック内に形成された流路と連通している。出口４Ｈは、遮断弁４の上流側流路に接続される。 As shown in FIG. 3, the upper surface of the second flow path block BL2 is provided with a recess 26H for fixing the second pressure sensor 26 and an outlet 4H. The recess 26H and the outlet 4H are connected to a flow path formed in the block. The outlet 4H is connected to the upstream flow path of the shutoff valve 4.

また、第２流路ブロックＢＬ２には、第１流路ブロックＢＬ１との接続を行うための、接続穴Ｈが形成されている。接続穴Ｈは、第１流路ブロックＢＬ１に向かって水平方向（ブロック接続方向）に沿って延びている。また、接続穴Ｈは、第１流路ブロックＢＬ１に対面する第１の断面積を有する第１穴部分Ｈ１と、その延長部分として外側に延びるより大径（より大きい第２の断面積）を有する第２穴部分Ｈ２とによって構成されている。第１穴部分Ｈ１と第２穴部分Ｈ２との境界には段差面（第２穴部分Ｈ２の底面）が形成されている。 The second flow path block BL2 is also formed with a connection hole H for connection to the first flow path block BL1. The connection hole H extends horizontally (in the block connection direction) toward the first flow path block BL1. The connection hole H is composed of a first hole portion H1 having a first cross-sectional area facing the first flow path block BL1, and a second hole portion H2 having a larger diameter (larger second cross-sectional area) that extends outward as an extension of the first hole portion H1. A step surface (the bottom surface of the second hole portion H2) is formed at the boundary between the first hole portion H1 and the second hole portion H2.

なお、便宜上、ブロックが並ぶ方向を水平方向と記載し、図２の紙面上でこれに直交する方向を垂直方向または上下方向と記載することがある。ただし、気化供給装置５０の姿勢や取り付け方向によって、実際の水平方向および鉛直方向とは異なる場合があってもよいことは言うまでもない。また、便宜上、ブロック接続面に対応する面を、ブロックの端面と記載し、素子等が取り付けられる面を、ブロックの上下面と記載し、上下面の間の横面（端面と直交する面）を、ブロックの側面と記載することがある。 For convenience, the direction in which the blocks are lined up is sometimes referred to as the horizontal direction, and the direction perpendicular to this on the surface of FIG. 2 is sometimes referred to as the vertical direction or up-down direction. However, it goes without saying that the actual horizontal and vertical directions may differ depending on the attitude and installation direction of the vaporization supply device 50. Also, for convenience, the surface corresponding to the block connection surface is sometimes referred to as the end surface of the block, the surface on which elements, etc. are attached is sometimes referred to as the upper and lower surfaces of the block, and the lateral surface between the upper and lower surfaces (the surface perpendicular to the end surface) is sometimes referred to as the side surface of the block.

図３に示す態様では、第２流路ブロックＢＬ２において、４本の接続穴Ｈが設けられている。４本の接続穴Ｈは、第２流路ブロックＢＬ２の両方の側面において２本ずつ、上下方向に離れて平行に形成されている。これによって、第２流路ブロックＢＬ２を、第１流路ブロックＢＬ１に対して、４か所で堅固に固定することが可能である。また、上下左右方向に比較的均等な力で偏りなく固定することが可能である。 In the embodiment shown in FIG. 3, four connection holes H are provided in the second flow path block BL2. The four connection holes H are formed in parallel, two on each side of the second flow path block BL2, spaced apart in the vertical direction. This allows the second flow path block BL2 to be firmly fixed to the first flow path block BL1 at four points. It also allows for fixing with relatively uniform force in the vertical and horizontal directions without bias.

また、各接続穴Ｈの第１穴部分Ｈ１は、第２流路ブロックＢＬ２の側面に対して閉じている、すなわち、ブロック内部を延びる貫通孔である。一方で、より大径の第２穴部分Ｈ２は、第２流路ブロックＢＬ２の側面に対して開いており、ブロック側面から第２穴部分Ｈ２にアクセス可能である。したがって、第１穴部分Ｈ１に挿入されるボルトなどの固定部材の締め付けを確実にしっかりと行うことができるとともに、第２穴部分Ｈ２においては固定部材の締め付け動作をより簡便に行い得る。ただし、これに限られず、第２穴部分Ｈ２も、ブロック側面に対して閉じた穴であってもよい。 The first hole portion H1 of each connection hole H is closed to the side surface of the second flow path block BL2, i.e., it is a through hole extending inside the block. On the other hand, the larger diameter second hole portion H2 is open to the side surface of the second flow path block BL2, and the second hole portion H2 is accessible from the block side surface. This allows the fastening of a fixing member such as a bolt inserted into the first hole portion H1 to be performed reliably and securely, and the fastening operation of the fixing member can be performed more easily in the second hole portion H2. However, this is not limited to the above, and the second hole portion H2 may also be a hole that is closed to the block side surface.

ここで、図３に示すように、実施例の接続穴Ｈ（上側）における第１穴部分Ｈ１の水平方向の長さＬａは、比較例の接続穴Ｈ（下側）における第１穴部分Ｈ１の水平方向の長さＬａ’よりも小さくなっている。言い換えると、比較例の接続穴Ｈの座繰り（第２穴部分Ｈ２）の深さに比べて、実施例の接続穴Ｈの座繰りの深さが、より深くなっている。なお、座繰りとは、拡径部分の穴のことであり、配置されるねじやボルトなどの固定部材の頭部が出っ張らないように径を大きくして掘り下げた部分である。 As shown in FIG. 3, the horizontal length La of the first hole portion H1 in the connection hole H (upper side) of the embodiment is smaller than the horizontal length La' of the first hole portion H1 in the connection hole H (lower side) of the comparative example. In other words, the depth of the countersink in the connection hole H of the embodiment is deeper than the depth of the countersink (second hole portion H2) in the connection hole H of the comparative example. Note that the countersink is a hole in an enlarged diameter portion, which is a portion that is dug down with a larger diameter so that the head of the fixing member such as a screw or bolt to be placed does not protrude.

このように座繰りを比較例に比べてより深く掘り込むことによって、第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１にボルトなどによって固定するときに第２流路ブロックＢＬ２に生じる応力を、第１流路ブロックＢＬ１の近傍の部分に集中させることができる。これによって、第２圧力センサ２６を固定するための凹所２６Ｈの近傍での応力や歪みの発生を抑制して、第２圧力センサ２６の取りつけ部からのガスリークの発生を防止することができる。 In this way, by drilling the countersink deeper than in the comparative example, the stress generated in the second flow path block BL2 when the second flow path block BL2 is fixed to the first flow path block BL1 with a bolt or the like can be concentrated in the vicinity of the first flow path block BL1. This makes it possible to suppress the occurrence of stress and distortion in the vicinity of the recess 26H for fixing the second pressure sensor 26, and to prevent gas leaks from the mounting portion of the second pressure sensor 26.

図４は、本実施形態における、ブロック固定部材２９を用いた、第２流路ブロックＢＬ２の第１流路ブロックＢＬ１への固定態様を示す図である。図４に示すように、第２流路ブロックＢＬ２には小径の第１穴部分Ｈ１とより大径の第２穴部分Ｈ２とによって構成される接続穴Ｈに、ブロック固定部材２９が挿入されている。ブロック固定部材２９は、本実施形態では、拡径部（または頭部）２９Ｈを有する六角穴付きボルトであり、その先端部は、第１流路ブロックＢＬ１に形成された受け穴に挿入される。 Figure 4 is a diagram showing how the second flow path block BL2 is fixed to the first flow path block BL1 using a block fixing member 29 in this embodiment. As shown in Figure 4, the block fixing member 29 is inserted into a connection hole H in the second flow path block BL2, which is composed of a small-diameter first hole portion H1 and a larger-diameter second hole portion H2. In this embodiment, the block fixing member 29 is a hexagon socket bolt having an enlarged diameter portion (or head) 29H, and its tip is inserted into a receiving hole formed in the first flow path block BL1.

本実施形態では、ブロック固定部材２９の挿入部にはネジが形成されており、また、受け穴にもネジが形成されている。このため、拡径部２９Ｈを回転させることによって、ブロック固定部材２９を第１流路ブロックＢＬ１の方向に進行させることができる。なお、図示していないが、拡径部２９Ｈと、接続穴Ｈの段差面ＨＳ（第２穴部分Ｈ２の底面）との間にはワッシャーが配置されていても良い。 In this embodiment, the insertion portion of the block fixing member 29 is threaded, and the receiving hole is also threaded. Therefore, by rotating the enlarged diameter portion 29H, the block fixing member 29 can be advanced toward the first flow path block BL1. Although not shown, a washer may be placed between the enlarged diameter portion 29H and the step surface HS of the connection hole H (the bottom surface of the second hole portion H2).

また、拡径部２９Ｈが、段差面ＨＳに当接した後は、拡径部２９Ｈのさらなる回転により段差面ＨＳを押圧するようにして、第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１に対してしっかりと強固に固定することが可能である。これによって、ブロック境界に絞り部２８を配置する構成であっても、接続面ＢＬＳからのガスリークの発生を防止することができる。 In addition, after the enlarged diameter portion 29H comes into contact with the step surface HS, the enlarged diameter portion 29H can be further rotated to press against the step surface HS, thereby firmly and securely fixing the second flow path block BL2 to the first flow path block BL1. This makes it possible to prevent gas leaks from the connection surface BLS even in a configuration in which the throttle portion 28 is located at the block boundary.

ただし、ブロック固定部材２９による強い締め付けによって、第２流路ブロックＢＬ２には、比較的大きい応力が発生する。これに対して、本実施形態の流量制御装置２０では、第１穴部分Ｈ１の長さＬａを、第１流路ブロックＢＬ１と第２流路ブロックＢＬ２との接続面ＢＬＳから第２圧力センサ２６のシール端部までの距離Ｌｂよりも短く設定することによって、応力が第２圧力センサ２６のシール端部まで伝わりにくくしている。これによって、第２圧力センサ２６のシール性を維持し、ガスリークが生じにくいものとしている。 However, the strong tightening of the block fixing member 29 generates a relatively large stress in the second flow path block BL2. In response to this, in the flow control device 20 of this embodiment, the length La of the first hole portion H1 is set to be shorter than the distance Lb from the connection surface BLS between the first flow path block BL1 and the second flow path block BL2 to the sealed end of the second pressure sensor 26, making it difficult for the stress to be transmitted to the sealed end of the second pressure sensor 26. This maintains the sealing performance of the second pressure sensor 26 and makes it difficult for gas leaks to occur.

ここで、本実施形態で用いられる第２圧力センサ２６は、センサ本体２６Ｓの第２流路ブロックＢＬ２への取り付け面において、環状のガスケット２６Ｇを挟んだ形でシール性を確保して固定されている。本実施形態では、このガスケット２６Ｇの外周面が、第２圧力センサ２６のシール端部として規定される。ただし、第２圧力センサ２６のシール端部は、ガスケットを用いない場合などは、第２流路ブロックＢＬ２に形成された凹所にはめ込まれた第２圧力センサ２６において第２流路ブロックＢＬ２と当接してシールを形成するための部分であって、流路に最も近いシール部分の外周面であってもよい。 The second pressure sensor 26 used in this embodiment is fixed to the mounting surface of the sensor body 26S to the second flow path block BL2 by sandwiching an annular gasket 26G to ensure sealing. In this embodiment, the outer peripheral surface of this gasket 26G is defined as the sealing end of the second pressure sensor 26. However, when a gasket is not used, the sealing end of the second pressure sensor 26 may be the outer peripheral surface of the sealing part closest to the flow path, which is the part of the second pressure sensor 26 fitted into a recess formed in the second flow path block BL2 that abuts against the second flow path block BL2 to form a seal.

上記のように、第１穴部分Ｈ１の長さＬａを比較的短く（すなわち、座繰りを比較的深く）設定しているので、ブロック固定部材２９の拡径部２９Ｈからの力を直接的に受ける段差面ＨＳとガスケット２６Ｇの外周面との間には、距離Ｌｃを有する応力緩衝部分が設けられる。これによって、ブロック固定部材２９の締め付け時におけるガスケット２６Ｇの近傍での第２流路ブロックＢＬ２のわずかな歪みの発生を防止し、シール性を維持することができる。 As described above, the length La of the first hole portion H1 is set to be relatively short (i.e., the countersink is set to be relatively deep), so that a stress buffer portion having a distance Lc is provided between the step surface HS, which directly receives the force from the enlarged diameter portion 29H of the block fixing member 29, and the outer peripheral surface of the gasket 26G. This prevents the occurrence of slight distortion of the second flow path block BL2 near the gasket 26G when the block fixing member 29 is tightened, and maintains sealing performance.

なお、図４に示すように、ガスケット２６Ｇの周囲には、ガスケットガイドリング２６Ｒが設けられていても良く、また、センサ本体２６Ｓは、センサ本体２６Ｓを覆う形状のセンサボンネット２６Ｂによって供回り防止ワッシャーを介して保持されていてもよい。センサボンネット２６Ｂの外周面に形成されたネジを、第２流路ブロックＢＬ２の凹所２６Ｈ（図３参照）の内周面に形成したネジに篏合させ、センサボンネット２６Ｂを回転させることによって、ガスケット２６Ｇを押圧しながらセンサ本体２６Ｓを第２流路ブロックＢＬ２にシール性高くしっかりと固定することができる。 As shown in FIG. 4, a gasket guide ring 26R may be provided around the gasket 26G, and the sensor body 26S may be held by a sensor bonnet 26B that covers the sensor body 26S via a washer to prevent co-rotation. By fitting the threads formed on the outer peripheral surface of the sensor bonnet 26B to the threads formed on the inner peripheral surface of the recess 26H (see FIG. 3) of the second flow path block BL2 and rotating the sensor bonnet 26B, the sensor body 26S can be firmly fixed to the second flow path block BL2 with high sealing performance while pressing the gasket 26G.

また、図３に示したように、接続穴Ｈは、第２圧力センサ取り付け面に近い側に設けられた２本の接続穴と、遠い側に設けられた２本の接続穴とを含んでいてもよく、この場合に、図４に示したように、絞り部２８から延びる流路が、取り付け面に近い側の接続穴と遠い側の接続穴との間のブロック中央部分を通っていてもよい。これによって、端面方向から見たときに、４つの接続穴および挿入されるブロック固定部材が、流路の周囲に分散して均等に配置され、第２流路ブロックＢＬ２のサイズを不必要に大きくすることなく、面的に均等な力で第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１に押圧固定することができる。この場合にも、第１穴部分Ｈ１の長さＬａ（または接続面ＢＬＳと段差面ＨＳとの距離）を第２圧力センサ２６のシール端部までの距離Ｌｂよりも小さくしているので、各ブロック固定部材の締め付けによる応力が第２圧力センサ２６のシール端部まで伝達されにくく、したがって、第２圧力センサ２６のシール性を高く維持することができる。また、固定に問題が無いようであれば、接続穴Ｈの数は、1つの場合から２つ以上の複数の場合であっても良い。 3, the connection hole H may include two connection holes provided on the side closer to the second pressure sensor mounting surface and two connection holes provided on the side farther from the second pressure sensor mounting surface. In this case, as shown in FIG. 4, the flow path extending from the throttle portion 28 may pass through the center part of the block between the connection hole on the side closer to the mounting surface and the connection hole on the side farther from the mounting surface. As a result, when viewed from the end face direction, the four connection holes and the inserted block fixing member are evenly distributed around the flow path, and the second flow path block BL2 can be pressed and fixed to the first flow path block BL1 with a uniform force without unnecessarily increasing the size of the second flow path block BL2. In this case, too, the length La of the first hole portion H1 (or the distance between the connection surface BLS and the step surface HS) is smaller than the distance Lb to the seal end of the second pressure sensor 26, so that the stress caused by the tightening of each block fixing member is not easily transmitted to the seal end of the second pressure sensor 26, and therefore the sealability of the second pressure sensor 26 can be maintained high. Also, if there are no problems with fixing, the number of connection holes H may be one or more than two.

次に、上記の流量制御装置２０の製造方法において、さらに、第２圧力センサ２６の固定箇所からのガスリークの発生を低減させ得る方法について説明する。 Next, we will explain a method for reducing the occurrence of gas leaks from the fixing point of the second pressure sensor 26 in the manufacturing method of the flow control device 20 described above.

流路ブロックの接続において、通常、圧力センサやコントロール弁などを予め流路ブロッに固定したうえで流路ブロックの接続を行うことが多い。しかしながら、本実施形態による流量制御装置２０の製造方法では、第２流路ブロックＢＬ２への第２圧力センサ２６の固定を、第２流路ブロックＢＬ２を第１流路ブロックＢＬ１に固定した後に行う。 When connecting flow path blocks, pressure sensors, control valves, etc. are usually fixed to the flow path blocks beforehand, and then the flow path blocks are connected. However, in the manufacturing method of the flow control device 20 according to this embodiment, the second pressure sensor 26 is fixed to the second flow path block BL2 after the second flow path block BL2 is fixed to the first flow path block BL1.

より具体的に説明すると、まず、コントロール弁２２、供給圧力センサ１２、第１圧力センサが取り付けられた第１流路ブロックＢＬ１を用意する。次に、第２圧力センサ２６が固定されていない状態の第２流路ブロックＢＬ２を用意し、ガスケット部材（ここでは絞り部２８）を介在させた後、これを、接続穴Ｈを用いて、ブロック固定部材２９によって、第１流路ブロックＢＬ１に対して、しっかりと固定する。このとき、ブロック固定部材２９による固定によって、第２流路ブロックＢＬ２には応力が生じ得るが、上記のように段差面ＨＳを第１流路ブロックＢＬ１の近い位置に形成しているため、第２圧力センサ２６の固定箇所での歪みの発生を低減することができる。 To explain more specifically, first, a first flow path block BL1 is prepared to which the control valve 22, the supply pressure sensor 12, and the first pressure sensor are attached. Next, a second flow path block BL2 is prepared without the second pressure sensor 26 attached, and after a gasket member (here, the throttle portion 28) is interposed, this is firmly fixed to the first flow path block BL1 by the block fixing member 29 using the connection hole H. At this time, stress may be generated in the second flow path block BL2 due to the fixing by the block fixing member 29, but since the step surface HS is formed in a position close to the first flow path block BL1 as described above, it is possible to reduce the occurrence of distortion at the fixing point of the second pressure sensor 26.

そして、第１流路ブロックＢＬ１に第２流路ブロックＢＬ２を固定してから、第２流路ブロックＢＬ２への第２圧力センサ２６への固定を行う。この第２圧力センサ２６の固定は、上述したように、ガスケット２６Ｇを介して第２流路ブロックＢＬ２の凹所にセンサ本体２６Ｓを配置するとともに、センサボンネット２６Ｂを上から被せて回転させることによって実行することができる。 Then, the second flow path block BL2 is fixed to the first flow path block BL1, and then the second pressure sensor 26 is fixed to the second flow path block BL2. As described above, the second pressure sensor 26 can be fixed by placing the sensor body 26S in the recess of the second flow path block BL2 via the gasket 26G, and then placing the sensor bonnet 26B on top and rotating it.

このようにして、先に第１流路ブロックＢＬ１に固定しておいた第２流路ブロックＢＬ２に、第２圧力センサ２６を固定する方法によれば、第２圧力センサ２６の取り付け箇所からのガスリークの発生がさらに抑制され得ることがわかった。その理由は、第２圧力センサ２６の取り付け前に、第２流路ブロックＢＬ２に多少の歪が生じていたとしても、その後、第２圧力センサ２６を固定する過程で、ガスケット２６Ｇが適度に変形するなどしてシール性が回復するからと考えられる。したがって、第２圧力センサ２６を後から取り付ける製造方法によれば、ガスリークの発生をさらに効果的に防止することができる。 In this way, it was found that the method of fixing the second pressure sensor 26 to the second flow path block BL2, which has already been fixed to the first flow path block BL1, can further suppress the occurrence of gas leakage from the attachment point of the second pressure sensor 26. The reason for this is thought to be that even if some distortion occurs in the second flow path block BL2 before the second pressure sensor 26 is attached, the gasket 26G is appropriately deformed during the process of fixing the second pressure sensor 26, and the sealing properties are restored. Therefore, the manufacturing method in which the second pressure sensor 26 is attached later can more effectively prevent the occurrence of gas leakage.

以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。例えば、上記には、第１の径を有する第１穴部分Ｈ１と、より大きい第２の径を有する第２穴部分Ｈ２とによって構成される接続穴Ｈを説明したがこれに限られない。第２穴部分Ｈ２は、必ずしも長穴形状を有していなくても良く、例えば、第２流路ブロックＢＬ２の側面に形成された溝や凹所であってもよい。形成された溝や凹所は、第２流路ブロックＢＬ２の下流側の端面まで達していなくても良い。第２穴部分Ｈ２の断面積が、第１穴部分Ｈ１の断面積よりも大きく、これらの境界において段差面ＨＳが形成される限り、第１穴部分Ｈ１の形状は任意のものであり得る。 Although the embodiment of the present invention has been described above, various modifications are possible. For example, the above describes a connection hole H that is composed of a first hole portion H1 having a first diameter and a second hole portion H2 having a larger second diameter, but this is not limited to this. The second hole portion H2 does not necessarily have to have an elongated hole shape, and may be, for example, a groove or recess formed in the side surface of the second flow path block BL2. The formed groove or recess does not have to reach the downstream end face of the second flow path block BL2. As long as the cross-sectional area of the second hole portion H2 is larger than the cross-sectional area of the first hole portion H1 and a step surface HS is formed at the boundary between them, the shape of the first hole portion H1 can be arbitrary.

本発明の実施形態による流量制御装置および気化供給装置は、半導体製造設備等のガス供給システムに組み込まれて幅広い制御レンジで流量制御を行うために適切に利用される。 The flow control device and vaporization supply device according to the embodiment of the present invention are incorporated into the gas supply system of semiconductor manufacturing equipment and the like, and are appropriately used to perform flow control over a wide control range.

２ 液体材料源
４ 遮断弁
６ プロセスチャンバ
８ 真空ポンプ
１０ 気化器
１２ 供給圧力センサ
２０ 流量制御装置
２２ コントロール弁
２４ 第１圧力センサ
２６ 第２圧力センサ
２８ 絞り部 （ガスケット部材）
２９ ブロック固定部材
２９Ｈ ブロック固定部材の拡径部（頭部）
５０ 気化供給装置
１００ ガス供給システム
ＢＬ１ 第１流路ブロック
ＢＬ２ 第２流路ブロック
Ｈ 接続穴
Ｈ１ 第１穴部分
Ｈ２ 第２穴部分
ＨＳ 段差面
Ｐ０ 供給圧力
Ｐ１ 上流圧力
Ｐ２ 下流圧力

2 Liquid material source 4 Shutoff valve 6 Process chamber 8 Vacuum pump 10 Vaporizer 12 Supply pressure sensor 20 Flow control device 22 Control valve 24 First pressure sensor 26 Second pressure sensor 28 Restriction portion (gasket member)
29 Block fixing member 29H Enlarged diameter portion (head portion) of block fixing member
50 Vaporization supply device 100 Gas supply system BL1 First flow path block BL2 Second flow path block H Connection hole H1 First hole portion H2 Second hole portion HS Step surface P0 Supply pressure P1 Upstream pressure P2 Downstream pressure

Claims (9)

コントロール弁と、
前記コントロール弁の下流側の流路に設けられた第１圧力センサと、
前記第１圧力センサの下流側の流路に設けられた絞り部と、
前記絞り部の下流側の流路に設けられた第２圧力センサと、
前記コントロール弁および前記第１圧力センサを担持する第１流路ブロックと、
前記第１流路ブロックに隣接して設けられ前記第２圧力センサを担持する第２流路ブロックと
を備え、前記第１流路ブロックと前記第２流路ブロックとの接続部においてガスケット部材が挟持されている流量制御装置であって、
前記第２流路ブロックは、前記第１流路ブロックに向かって延びる接続穴を有し、前記接続穴は、第１の断面積を有し前記第１流路ブロックに対面する第１穴部分と、前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有し前記第１穴部分から延長されて外側に延びる第２穴部分とを含み、前記第１穴部分と前記第２穴部分との境界に段差面が形成されており、
前記接続穴に配置されたブロック固定部材の拡径部が前記接続穴の前記段差面を押圧することによって、前記第２流路ブロックが前記第１流路ブロックに対して固定されており、
前記接続穴の前記第１穴部分の長さが、前記第１流路ブロックと前記第２流路ブロックとの接続面から前記第２圧力センサのシール端部までの距離よりも短い、流量制御装置。 A control valve;
a first pressure sensor provided in a flow path downstream of the control valve;
a throttle portion provided in a flow path downstream of the first pressure sensor;
a second pressure sensor provided in the flow path downstream of the throttle portion;
a first flow path block carrying the control valve and the first pressure sensor;
a second flow path block provided adjacent to the first flow path block and carrying the second pressure sensor, wherein a gasket member is sandwiched at a connection portion between the first flow path block and the second flow path block,
the second flow path block has a connection hole extending toward the first flow path block, the connection hole including a first hole portion having a first cross-sectional area and facing the first flow path block, and a second hole portion having a second cross-sectional area larger than the first cross-sectional area and extending outward from the first hole portion, a step surface being formed at the boundary between the first hole portion and the second hole portion,
the second flow path block is fixed to the first flow path block by pressing the step surface of the connection hole with an enlarged diameter portion of a block fixing member disposed in the connection hole,
A flow control device, wherein a length of the first hole portion of the connection hole is shorter than a distance from a connection surface between the first flow path block and the second flow path block to a sealed end of the second pressure sensor. 前記第２圧力センサのシール端部は、前記第２圧力センサをシールするために配置された環状のガスケットの外周面によって規定される、請求項１に記載の流量制御装置。 The flow control device according to claim 1, wherein the sealing end of the second pressure sensor is defined by the outer circumferential surface of an annular gasket arranged to seal the second pressure sensor. 前記ガスケット部材は、前記絞り部を含む構造を有している、請求項１に記載の流量制御装置。 The flow control device according to claim 1, wherein the gasket member has a structure including the throttle portion. 前記ガスケット部材は、ガスケット型オリフィス部材である、請求項３に記載の流量制御装置。 The flow control device according to claim 3, wherein the gasket member is a gasket-type orifice member. 前記第２流路ブロックには４本の前記接続穴が設けられており、各接続穴に前記ブロック固定部材が配置されている、請求項１から４のいずれかに記載の流量制御装置。 The flow control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second flow path block is provided with four of the connection holes, and the block fixing member is disposed in each of the connection holes. ４本の接続穴は、前記第２流路ブロックの前記第２圧力センサ取り付け面に近い側に設けられた２本の接続穴と、遠い側に設けられた２本の接続穴とを含み、前記第２流路ブロックの内部に形成された流路であって前記ガスケット部材から延びる流路が、前記第２圧力センサ取り付け面に近い側の２本の接続穴と前記第２圧力センサ取り付け面に遠い側の２本の接続穴との間の位置を通っている、請求項５に記載の流量制御装置。 The flow control device according to claim 5, wherein the four connection holes include two connection holes provided on the side closer to the second pressure sensor mounting surface of the second flow path block and two connection holes provided on the side farther away, and a flow path formed inside the second flow path block and extending from the gasket member passes through a position between the two connection holes on the side closer to the second pressure sensor mounting surface and the two connection holes on the side farther away from the second pressure sensor mounting surface. 前記接続穴の前記第１穴部分は、前記第２流路ブロックの側面に対して閉じており、前記第２穴部分は、前記第２流路ブロックの側面に対して開いている、請求項１から４のいずれかに記載の流量制御装置。 A flow control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first hole portion of the connection hole is closed to the side surface of the second flow path block, and the second hole portion is open to the side surface of the second flow path block. 気化器と、
前記気化器の下流側において隣接して接続された請求項１から４のいずれかに記載の流量制御装置と
を備える気化供給装置。 A vaporizer;
A vaporization supply device comprising: a flow rate control device according to claim 1 connected adjacent to the vaporizer downstream. 請求項１から４のいずれかに記載の流量制御装置の製造方法であって、
前記第１流路ブロック、前記第２流路ブロック、前記ブロック固定部材および前記第２圧力センサを用意する工程と、
前記第２流路ブロックに形成された前記接続穴に配置された前記ブロック固定部材を用いて、前記第２流路ブロックを前記第１流路ブロックに対して固定する工程と、
前記第２流路ブロックを前記第１流路ブロックに固定する工程の後に、前記第２圧力センサを前記第２流路ブロックに固定する工程と
を含む、流量制御装置の製造方法。

A method for manufacturing a flow control device according to any one of claims 1 to 4, comprising the steps of:
preparing the first flow path block, the second flow path block, the block fixing member, and the second pressure sensor;
fixing the second flow path block to the first flow path block by using the block fixing member disposed in the connection hole formed in the second flow path block;
and after the step of fixing the second flow path block to the first flow path block, fixing the second pressure sensor to the second flow path block.

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