CN108885471A - 压力式流量控制装置和流量自诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压力式流量控制装置(8)，具备：节流部(2)、节流部上游的控制阀(6)、上游压力检测器(3)和下游压力检测器(4)、以及利用控制阀和节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断的控制器(7)，在下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀(9)，执行流量自诊断功能时，向控制阀和隔断阀发出关闭命令，控制器(7)利用关闭控制阀后的上游压力检测器和下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足规定的临界膨胀条件的期间的压力下降数据而对流量控制进行诊断。

Description

压力式流量控制装置和流量自诊断方法
技术领域
本发明涉及一种在半导体制造设备、化工厂等使用的压力式流量控制装置，特别涉及一种具有流量自诊断功能的压力式流量控制装置和流量自诊断方法。
背景技术
以往，已知有一种压力式流量控制装置8，如图1所示，该压力式流量控制装置8具备：应该被控制的流体G通过的流路1、介入流路1的流孔板等节流部2、对节流部2的上游压力P1进行检测的上游压力检测器3、对节流部2的下游压力P2进行检测的下游压力检测器4、对节流部2的上游的温度T进行检测的温度检测器5、设置于上游压力检测器3的上游的流路1的控制阀6、和对控制阀6进行控制的控制器7(专利文献1等)。压力式流量控制装置8的下游连接有隔断阀9、处理腔室10和真空泵11。
这种压力式流量控制装置以如下方式进行控制：利用通过上游压力检测器3检测出的上游压力(P1)、通过下游压力检测器4检测出的下游压力(P2)和通过节流部2的流量Q之间成立的规定的关系，基于检测出的上游压力(P1)或上游压力(P1)和下游压力(P2)，通过控制器7对控制阀6进行控制而使流量成为规定流量。例如，在临界膨胀条件下，即满足P1≧约2×P2的条件下，流量Q＝K1P1(K1一定)的关系成立。只要节流部2的孔径相同，则常数K就是一定的。并且，在非临界膨胀条件下，流量Q＝KP2 m(P1-P2)n(K是取决于流体的种类和流体温度的比例系数、指数m、n是从实际的流量导出的数值)的关系成立，利用这些流量计算式通过运算能够求出流量。
然而，由于长时间的使用等导致压力式流量控制装置8的节流部2产生腐蚀、堵塞等时，流量发生变化，所以无法高精度地控制流量。
因此，以往，提出了根据节流部2的孔径的变化诊断流量变化的有无的流量自诊断的方案(专利文献2、3等)。
该流量自诊断利用了通过关闭控制阀6而使控制阀6和节流部2之间的压力缓慢下降的压力下降特性。由于节流部2的孔径变化时所述压力下降特性也会变化，因此如果将初期的压力下降特性和诊断时的压力下降特性进行比较，就能够对节流部2的孔径的变化、甚至流量变化的有无进行诊断。
更具体地，上述的流量自诊断包括：第1步：将设定流量QS保持为高设定流量QSH；第2步：将该高设定流量QSH切换为低设定流量QSL并保持，并且测定上游压力P1获得压力下降数据P(t)；第3步：在相同条件下将节流部2没有堵塞的初期测定的基准压力下降数据Y(t)和压力下降数据P(t)进行对比；和第4步：从切换为低设定流量QSL到规定时间后的压力下降数据P(t)比基准压力下降数据Y(t)背离规定程度以上时通知堵塞。
通常，基准压力下降数据Y(t)在下游抽真空的状态下，以100％流量(满刻度流量)一定时间流过氮气，在流量稳定的时候，关闭控制阀6，测量获得压力下降特性。因此，即使在流量自诊断的时候，一般地，也和取得基准压力下降数据时条件相同，即高设定流量QSH为100％流量(满刻度流量)，低设定流量QSL为0％流量(控制阀6完全关闭)，而测量压力下降数据P(t)。
并且，由于压力下降特性根据节流部2的孔径和从控制阀6到节流部2的流路1的内容积而变化，因此用于获得压力下降数据P(t)的采样数和测量时间对应于节流部2的孔径和所述内容积，预先存储于控制器7的存储器M。采样数设定为获得期望的自诊断精度的程度的数值，例如设为50次。为了确保在满足临界膨胀条件(P1≧约2×P2)的时间的测量，测量时间为以100％流量测量开始后到充分提前于成为非临界膨胀条件的时间。从临界膨胀条件变化为非临界膨胀条件的时间通过预先进行试验而求出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-138425号公报
专利文献2：日本专利特开2000-137528号公报
专利文献3：日本专利特开2009-265988号公报
专利文献4：日本专利特许3890138号
专利文献5：日本专利特许4308356号
作为在流量自诊断中使用的压力下降数据P(t)，已知有使用满足临界膨胀条件时的压力下降数据(例如，专利文献4)。但是，在以往的压力式流量控制装置中，由于涉及流量自诊断仅观察上游压力，所以无法判断实际上是否满足临界膨胀条件。因此，以如下方式设定测量时间：在上游压力从临界膨胀条件缓慢衰减而成为非临界膨胀条件的充分之前，终止用于流量自诊断的压力下降数据的测量。其结果是，存在被迫限制为能够测量压力下降数据P(t)的时间、难以宽广地获得测量时间范围的情况。
并且，特别是在使多个压力式流量控制装置并列连接的气体供给装置中，为了确保在临界膨胀条件下的测量，关于流量自诊断，必须在工序结束之后，停止全部的压力式流量控制装置的气体供给且设为维护模式后进行流量自诊断，因维护模式而产生时间的损失。
在专利文献5中，记载了通过测定工序中途的短期间，或工序结束时的压力下降特性而进行流量自诊断的方法(专利文献5的图6、图7等)。但是，在专利文献5记载的方法中，有必要在自诊断时将处理腔室侧的关闭阀维持打开。因此，存在如下问题：直到诊断工序结束的期间，即使在关闭上游侧的控制阀后，也会经由关闭阀向处理腔室持续供给残留气体。并且，如上所述连接有多个压力式流量控制装置的情况下，在处理腔室侧的关闭阀打开的状态下，通过向腔室供给其他线路的气体而使得下游压力变高，其结果是，有可能在不满足临界膨胀条件的状态下进行自诊断。
进一步地，本发明人得知：如上所述，测量从工序结束时的压力下降特性且进行自诊断的情况下，通过工序结束时的上游压力(初期压力)能够取各种值，自诊断的精度会降低。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供一种压力式流量控制装置及其流量自诊断方法，该压力式流量控制装置具备流量自诊断功能，该流量自诊断功能尽可能长地确保用于流量自诊断的有效的压力下降数据的取得时间，同时即使不处于维护模式，也能够伴随着工序的结束等，在气体的供给终止的时刻进行流量自诊断。
根据本发明的实施方式的压力式流量控制装置包括：节流部、设置于所述节流部的上游侧的控制阀、对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测的上游压力检测器、对所述节流部的下游侧的压力进行检测的下游压力检测器和具有流量自诊断功能的控制器，所述流量自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据而对流量控制进行诊断，所述下游检测器的下游侧设置有隔断阀，执行所述流量自控制功能时，向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令，所述控制器关闭所述控制阀，利用关闭所述控制阀后的所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。
某一实施方式中，在发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，满足所述规定临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据包括：向所述隔断阀发出所述关闭命令之后到关闭所述隔断阀之前取得的压力下降数据；和关闭所述隔断阀且下游压力上升后取得的压力下降数据。
某一实施方式中，所述控制阀是压电元件驱动型控制阀，所述隔断阀是流体驱动阀，所述关闭命令向所述控制阀和所述隔断阀同时发出。
某一实施方式中，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于从多个所述压力下降数据获得的规定函数的系数和作为所述基准压力下降数据预先存储的基准系数的比较而对流量控制进行诊断。
某一实施方式中，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，决定和所述基准压力下降数据的比较方式。
某一实施方式中，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，更新所述预先设定的采样频率。
某一实施方式中，还具备对所述节流部和所述控制阀之间的温度进行检测的温度检测器，所述控制器基于来自所述上游压力检测器、所述下游压力检测器和所述温度检测器的输出，以通过所述节流部的流量成为设定流量的方式对所述控制阀进行控制。
某一实施方式中，基于流过所述节流部的气体的种类和从所述温度检测器输出的温度中的至少任意一个而决定所述规定的临界膨胀条件。
某一实施方式中，所述控制器基于关闭所述控制阀时的流量或上游压力，对所述压力下降数据进行补正后将其和所述基准压力下降数据进行比较。
根据本发明的实施方式的流量自诊断方法是在压力式流量控制装置中进行的流量自诊断方法，所述压力式流量控制装置包括：节流部、设置于所述节流部的上游侧的控制阀、对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测的上游压力检测器、对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测的下游压力检测器和具有流量自诊断功能的控制器，所述流量自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和预先存储的基准压力下降数据对流量控制进行诊断，在所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀；流量自诊断方法包括：以设定流量控制气体的流量而流动时向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令的步骤；发出所述关闭命令后，基于所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出，判定是否满足临界膨胀条件的步骤；满足临界膨胀条件的情况下，存储满足临界膨胀条件的期间的压力下降数据的步骤；和通过将满足所述临界膨胀条件的期间的压力下降数据和所述基准压力下降数据进行比较而进行流量控制的自诊断的步骤。
某一实施方式中，发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，将发出所述关闭命令后到关闭所述隔断阀前取得的至少一个压力下降数据和关闭所述隔断阀后取得的至少一个压力下降数据作为满足所述临界膨胀条件的期间的压力下降数据而加以利用。
某一实施方式中，在连接于所述压力式流量控制装置的半导体制造装置的工序结束时的气体供给停止时执行发出所述关闭命令的步骤。
某一实施方式中，进行所述流量控制的自诊断的步骤包括：将从所述压力下降数据求出的规定的函数的系数和作为所述基准压力下降数据而预先存储的基准系数进行比较的步骤。
某一实施方式中，还包括基于流过所述节流部的气体的种类和温度中的至少任意一个而决定所述临界膨胀条件的步骤。
根据本发明的实施方式的压力式流量控制装置包括：节流部、设置于所述节流部的上游侧的控制阀、对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测的上游压力检测器、和具有流量自诊断功能的控制器，所述流量自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，执行所述流量自诊断功能时，所述控制器通过在关闭所述控制阀后利用所述上游压力检测器测定上游压力的下降而取得所述压力下降数据，作为所述基准压力下降数据，使用基于初期上游压力或初期流量的基准压力下降数据，所述初期上游压力是所述控制阀关闭时的上游压力，所述初期流量是由所述初期上游压力决定的所述控制阀关闭时的流量。
某一实施方式中，所述基准压力下降数据是以ln(P(t)/P0)＝-αt规定的直线的斜率α，此处，P(t)是压力相对于时间的函数，P0是初期压力，t是时间。
某一实施方式中，所述控制器作为初期压力P0的函数而具有以ln(P(t)/P0)＝-αt规定的直线的斜率α。。
某一实施方式中，还具备对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测的下游压力检测器，利用所述上游压力检测器和所述下游压力检测器判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。
某一实施方式中，在终止取得所述压力下降数据时，判定是否满足所述规定的临界膨胀条件。
根据本发明的实施方式的流量自诊断方法是在压力式流量控制装置中进行的流量自诊断方法，所述压力式流量控制装置具备：节流部、设置于所述节流部上游侧的控制阀、对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测的上游压力检测器、和具有流量自诊断功能的控制器，所述流量自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，该流量自诊断方法包括：通过在关闭所述控制阀后利用所述上游压力检测器测定上游压力的下降而取得所述压力下降数据的步骤；和通过将所述压力下降数据和基准压力下降数据进行比较而对流量控制进行诊断的步骤，作为所述压力下降数据和所述基准压力下降数据，使用以ln(P(t)/P0)＝-αt(此处，P(t)是压力相对于时间的函数，P0是初期压力，t是时间)规定的直线的斜率α。
根据本发明的实施方式，能够对是否满足临界膨胀条件进行监测并进行流量自诊断，能够最大限度确保用于流量自诊断的压力下降数据取得时间，同时即使不设为维护模式也能够从气体供给停止时的压力利用压力下降特性而进行流量自诊断。
并且，根据本发明的其他实施方式，在半导体制造工序或步骤的结束之时等，即使上游压力为任意的大小，也能够利用压力下降数据切实地进行流量自诊断。
附图说明
图1是表示本发明涉及的压力式流量控制装置的方框图。
图2(a)是表示工序中的气体供给状态的示意图，(b)是表示工序后的气体隔断状态的示意图。
图3是表示从气体供给状态进行闭阀动作时的上游压力P1和下游压力P2的变化的曲线图。
图4是表示作为隔断阀使用气动阀的的情况的结构的示意图。
图5(a)～(c)是表示压空线路管的长度不同的各种情况下同时相对于控制阀和隔断阀发出关闭命令时的实际的压力变动的状态的曲线图。
图6是表示基准压力下降数据Y(t)的曲线图。
图7是将基准压力下降数据通过函数Z(t)对数表示的曲线图。
图8是表示根据本发明的实施方式的流量自诊断的一实施方式的流程图。
图9是表示流量自诊断时的压力下降数据P(t)和基准压力下降数据的曲线图。
图10是表示将多个压力式流量控制装置并列连接的例子的方框图。
图11是表示根据本发明的实施方式的流量自诊断的其他的实施方式的流程图。
图12是表示根据图11中表示的流程图的流量自诊断时的压力下降数据P(t)的曲线图。
图13(a)和(b)是用于说明各个比较例和实施例中的自诊断工序的图，上段表示控制阀的开闭命令(流量控制命令)、中段表示隔断阀的开闭命令、下段表示上游压力的变化。
图14(a)和(b)分别表示在设定流量(初期上游压力)分别不同的情况下的、关闭控制阀后的压力下降曲线和ln(P/P0)的斜率。
图15是表示本发明的实施方式中的、初期流量(对应于初期上游压力)和基准斜率的关系的曲线图。
标号说明
1 流路
2 节流部
3 上游压力检测器
4 下游压力检测器
5 温度检测器
6 控制阀
7 控制器
8 压力式流量控制装置
9 隔断阀
10 处理腔室
11 真空泵
12 警报器
具体实施方式
以下参见图1～图15对本发明涉及的压力式流量控制装置的一实施方式进行说明。并且，包含现有技术在内对于相同或类似的结构部分标注相同的标号。
压力式流量控制装置8，具有例如图1所示的结构，具备：夹置于流路1中的节流部2、夹置于节流部2的上游的流路1中的控制阀6、在节流部2和控制阀6之间对节流部2的上游压力P1进行检测的上游压力检测器3、对节流部2的下游压力P2进行检测的下游压力检测器4、对节流部2和控制阀6之间的温度进行检测的温度检测器5和控制器7。但是，控制器7和以往的压力式流量控制装置不同，以在半导体制造装置的工序结束时(向处理腔室的气体供给停止时)能够执行自诊断功能的方式构成。
压力式流量控制装置8的控制阀6的上游侧连接到气体供给源，下游压力检测器4的下游侧经由隔断阀9连接到半导体制造装置的处理腔室10。处理腔室10上连接有真空泵11，气体供给时处理腔室10的内部通过真空泵11而被抽真空。
并且，在图1所示的方式中，虽然隔断阀9配置于压力式流量控制装置8的外侧，但是隔断阀9也可内置于流量控制装置8中。虽然隔断阀9的开闭动作在本实施方式中通过连接于控制器7的外部控制装置(未图示)进行控制，但是在其他方式中也可通过控制器7进行控制。
压力式流量控制装置8的流路1，例如，可以由设置于金属制块体的孔形成。上游压力检测器3和下游压力检测器4可以是，例如，内置有硅单结晶的感应芯片和隔膜的物件。控制阀6可以是，例如利用压电元件(压电制动器)对金属制隔膜阀进行开闭的压电元件驱动型控制阀。
在压力式流量控制装置8中，控制器7以基于来自上游压力检测器3、下游压力检测器4和温度检测器5的检测输出、将通过节流部2的流量设为设定流量的方式对控制阀6进行控制。控制器7内置有CPU、存储器M、A/D转换器等(参见图1)。控制器7可以包含以执行后述动作的方式构成的计算机工序，通过硬件和软件的组合得以实现。
在半导体制造工序中，向处理腔室10供给气体时，控制器7利用上游压力检测器3(和下游压力检测器4或温度检测器5)的输出通过运算求出流量，同时以将通过节流部2的流量设为设定流量的方式对控制阀6进行控制。通过运算求出的流量也可以作为流量输出值显示在外部控制装置的显示部上。
气体按照设定流量流动的状态下，如图2(a)所示，控制阀6以适合设定流量的开度打开，并且隔断阀9设定为打开状态。这时，上游压力P1和下游压力P2被维持为不同的固定的状态，具体地，上游压力P1维持为对应于设定流量的控制压力，下游压力P2维持为腔室内压力(例如，200torr以下的真空压、400torr左右的减压、或大气压等)。
之后，当半导体制造的工序结束时，在本实施方式中，关闭控制阀6和隔断阀9，停止向处理腔室10的气体的供给。图2(b)表示使控制阀6和隔断阀9从打开状态变化为关闭状态时的状态。关闭控制阀6的动作通过向控制阀6输出关闭命令而进行，具体地，能够通过将向压力式流量控制装置8输入的设定流量设为“0”等而执行。并且，隔断阀9，例如，通过接收来自外部控制装置的关闭命令而被设定为关闭状态。这样，在关闭控制阀6和隔断阀9之后，上游压力P1和下游压力P2收敛为相同的平衡压力P′。
本实施方式的压力式流量控制装置8以控制阀6和隔断阀9向关闭状态转移而停止气体供给的这一过程中进行自诊断的方式构成。在压力式流量控制装置8中，由于在进行自诊断时隔断阀9被关闭，所以防止了工序结束后剩余气体(残存在控制阀6和节流部2之间的气体等)被继续供给到处理腔室10。并且，通过关闭隔断阀9，防止了下游压力被来自其他线路的气体供给影响的情况，进而，防止了气体向压力式流量控制装置8的逆流。因此，在任意的气体供给线路中，在通常的工序结束时，都能够不对现有的半导体制造工序造成影响地执行本实施方式涉及的自诊断。
图3是表示关闭了控制阀6和隔断阀9时的、上游压力P1和下游压力P2的变化的曲线图。如图3所示，控制阀6和隔断阀9在时刻t1接收关闭命令，此后也维持为关闭状态时，上游压力P1从气体流通状态的初期压力P1i下降，下游压力P2从气体流通状态的初期压力P2i上升。即，以在节流部2的上游侧和下游侧消除压差的方式发生压力变动。然后，由于节流部2两侧的阀6、9维持为关闭状态，因此上游压力P1和下游压力P2随着时间的经过收敛为实质上相同的平衡压力值P′。
在上述的上游压力P1和下游压力P2的压力变动过程中，在时刻t2(以下，有时称为临界时刻)，不满足临界膨胀条件。该临界时刻t2因种种理由而变化。例如，根据气体的种类临界膨胀条件本身发生变化，从而临界时刻t2会有所不同。例如，临界时刻t2，氩气的情况下为达到压力比P1/P2＝2.05的时间点，而氮气的情况下为达到压力比P1/P2＝1.89的时间点。并且，临界时刻t2根据初期上游压力P1i而有所不同。以下，在本说明书中，将从向控制阀6和隔断阀9发出关闭命令而上游压力P1开始下降的时刻t1到达临界时刻t2的期间△t称为临界膨胀期间△t。
并且，根据本申请发明人所得到的知识，在使用气动阀(AOV)作为隔断阀9的情况下，上述的临界时刻t2和临界膨胀期间△t根据AOV的设计而大幅度变动。此处，气动阀广义上是指能够利用空气等流体进行开闭动作的各种形式的流体驱动阀。
图4是表示由AOV构成的隔断阀9的示意图。隔断阀9具备包括阀体和压空作动部的阀机构9a和连接到阀机构的压空线路管9b。在图示的形式中，压空线路管9b经由电磁阀SV、调节器RG连接到作为空气源的压缩机C，能够通过从压缩机C向阀机构9a输送压缩空气而关闭阀。
图5(a)～(c)是表示在图4所示的压空线路管9b的长度分别不同的情况下同时对控制阀6和隔断阀9发出关闭命令时的实际的压力变动的状态的曲线图。图5(a)、图5(b)、图5(c)分别表示压空线路管9b为标准的长度的情况、短的情况、长的情况。
如图5(a)所示，即使在管9b的长度为标准的情况下，由于压空系统的应答性低，AOV无法瞬时闭阀。因此，即使在时刻t1同时向控制阀6和隔断阀9发出关闭命令，实际上，是在关闭控制阀6(典型地，压电元件驱动型的隔膜阀)后，以延迟时间td延迟而关闭隔断阀9，并从该时间点开始下游压力P2的上升。
并且，延迟时间td在如图5(b)所示管9b的长度比较短的情况下更短，在如图5(c)所示的比较长的情况下更长。进一步地，延迟时间td短时平衡压力P′变大，延迟时间td长时平衡压力P′变小。随此，满足临界膨胀条件的期间△t也根据管9b的长度而进行各种变化。
并且，根据本发明人的实验，也基于使AOV进行动作的空气压的大小，确认延迟时间td发生变动。更具体地，AOV动作压更小时延迟时间td变短，AOV动作压更大时延迟时间td变长。
这样，在利用AOV作为隔断阀9的情况下，延迟时间td对应于机器的设计而有所不同，与此对应，特别是下游压力P2的变动曲线完全不同。其结果是，上述的临界时刻t2和临界膨胀期间△t也根据AOV的设计得以进行各种变化。
进一步地，通过本申请的发明人的实验确认，在如上所述的将控制阀6和隔断阀9两者关闭的状态下，关闭阀之前的初期上游压力(即设定流量)大的时候临界膨胀期间△t比较长，与此相对，初期上游压力越小临界膨胀期间△t越短。这就意味着，在利用来自以往100％的流量的压力下降特性的情况下能够容易地确保自诊断时间，在半导体制造工序后的设定流量小的情况下(例如，40％流量的情况)有可能无法确保。40％流量的情况下，和100％流量的情况相比，临界膨胀期间△t有时会成为，例如一半左右。并且，本申请发明人确认，临界膨胀期间△t也基于压力式流量控制装置8的容量而变化。
因为以上说明的理由，在本发明的实施方式中，参见上游压力P1和下游压力P2，实际上是一边确认是否为临界膨胀条件一边进行自诊断，由此，和流体供给控制系统的设计或半导体制造工序的内容无关，能够确保对诊断有效的最大限度的上游压力下降数据取得期间。在半导体制造的任意工序结束时的气体供给停止时，能够容易地且不妨碍以往的半导体制造工序而迅速地执行该自诊断。并且，由于能够最大限度地确保用于流量自诊断的压力下降数据取得时间，能够提升诊断的精度。
图13(a)表示比较例中的自诊断工序，图13(b)表示本发明的实施方式涉及的自诊断工序。并且，在各个图13(a)和(b)中，上排表示控制阀的开闭命令(流量控制命令)、中排表示隔断阀的开闭命令、下排表示上游压力的变化。各个曲线图的横轴是时间t，分别是×％流量设定下的半导体工序结束后进行自诊断工序。
在图13(a)所示的比较例中，×％流量设定下的半导体工序结束后，关闭控制阀和隔断阀而停止气体的供给，之后在另外设置的维护模式下进行自诊断。在维护模式中，以打开隔断阀9抽真空的状态，将控制阀6打开为100％流过气体，之后，通过仅关闭控制阀6而使上游压力发生下降。基于此时的压力下降数据在临界膨胀期间△t内进行自诊断。
一方面，在图13(b)所示的实施例中，×％流量设定下的半导体工序结束后，一边关闭控制阀和隔断阀而使气体的供给停止，一边利用来自×％流量设定(任意的初期流量)的上游压力下降数据进行自诊断。因此，和比较例的情况相比，能够大幅缩短自诊断的工序，能够在任意的半导体工序结束后容易地执行。
并且，由于以往的诊断方法是隔断阀9维持打开而进行，因此几乎无需考虑下游压力P2的变动。因此，例如从上游压力P1推定满足临界膨胀条件的范围，在该范围内预先设定自诊断期间比较容易。并且，下游压力P2维持为真空压的情况下，由于临界膨胀期间△t变长，所以通过初期设定获得充足的自诊断期间并非那么困难的事情。
但是，如上所述进行关闭隔断阀9的动作而使得下游压力P2多样变动时，通过一边判定实际上是否满足临界膨胀条件一边进行自诊断，诊断结果的正确性得以提升。
并且，作为隔断阀9，替代AOV而使用例如电磁阀的情况下，延迟时间td几乎消失下游压力P2的上升提前。即使在这样的情况下，由于临界膨胀期间△t比以往短，因此一边判定实际上是否满足临界膨胀条件一边进行自诊断是有效的。
以下，说明具体的自诊断的流程的例子。
本实施方式的压力式流量控制装置8具备的控制器7具有流量自诊断功能，该流量自诊断功能是在关闭控制阀6后，从测定的上游压力P1和下游压力P2确认是否为临界膨胀条件，同时将控制阀6和节流部2之间的上游压力P1的压力下降数据P(t)和预先存储的基准压力下降数据Y(t)进行比较而对流量进行诊断。
基准压力下降数据Y(t)为，例如，从100％设定流量切换到0％设定流量的情况下的压力下降数据。一般地，在工厂出厂前预先测量基准压力下降数据Y(t)，存储于控制器7的存储器M。
为了能够对应于任意的流量，例如，基准压力下降数据Y(t)也可以对于设定流量80％、60％、40％分别准备，在存储器M保存多个。但并不限定于此，也可以基于设定流量对测定的压力下降数据P(t)进行补正后，和从存储器M读取的100％设定流量的基准压力下降数据Y(t)进行比较。并且，基准压力下降数据Y(t)虽然在此处是工厂出厂前预先测量的正常时的压力下降数据，但也可以是异常状态时的测量数据、上次测量数据、或不依赖于测量的设定数据等。
图6表示基准压力下降数据Y(t)的一例。压力下降特性一般以指数函数地衰减。在图1中来自上游压力检测器3的检测压力的采样次数是20，采样点表示为白〇。
基准压力下降数据Y(t)利用下述式子(1)和下述式子(2)的关系通过下述式子(3)以对数表示。
【数学式1】
在式(1)中，P0是控制阀6的关闭时的上游压力、Pt是经过时间(t)后的上游压力、S是节流部2的开口截面积、Ct是时间(t)下气体的比热比、Rt是时间(t)下的气体常数、Tt是时间(t)下的上游温度、V是控制阀6和节流部2之间的流路的内容积、tn是从测量开始的经过时间。
【数学式2】
在式(2)中，k是气体的比热比。
【数学式3】
式(3)是上游压力Pt的压力下降的程度以对数表示的函数。在式(3)中，C0、R0、T0分别是控制阀6关闭时的气体比热比、气体常数和上游温度。Ct、Rt、Tt是从测量开始经过时间(t)时的气体比热比、气体常数和上游温度。图7是表示Z(t)的对数曲线图。
参见图8的流程图，流量自诊断通过如下方式而启动：在气体以设定流量，例如60％设定流量流过的状态下，控制器7接收气体供给的停止命令，控制器7向控制阀6发出关闭命令(流量0％命令)，同时外部控制装置向隔断阀9发出关闭命令(步骤S1)。控制器7向控制阀6发出的关闭命令也可以是例如将流量设定为零的命令。在这个工序中，由于在本实施方式中产生了上述的延迟时间td，因此从上游压力P1的下降开始经过规定期间后下游压力P2的上升开始。
向控制阀6和隔断阀9发出关闭命令后，监测上游压力检测器3和下游压力检测器4检测出的上游压力P1和下游压力P2，判定是否满足临界膨胀条件(步骤S2)。具体地，监测压力比(P1/P2)，判定是否满足压力比(P1/P2)≧2.05(氩气的情况)。
满足临界膨胀条件的压力比根据气体种类而不同。例如，氩气的情况下是2.05，而氢气是1.90、氮气是1.89，存在由气体种类分别决定的数值。并且，临界膨胀条件也根据上游气体温度而变化。由此，控制器7也可以按如下方式构成：基于气体的种类和上游气体温度中的至少任意一个决定自诊断时的临界膨胀条件(步骤S2和后述的步骤S4中的条件式)。
如果满足临界膨胀条件，就进行压力下降数据P(t)的采样(步骤S3)。这时，以存储于存储器M的规定的采样频率f，从上游压力检测器3、下游压力检测器4和温度检测器5的输出经由A/D转换器对上游压力P1、下游压力P2和温度T进行采样。
通过以频率f进行采样获得上游压力P1的压力下降数据P(t)，获得的压力下降数据P(t)基于各个采样点处的上游压力P1和下游压力P2，判定是否满足临界膨胀条件(步骤S4)。然后，满足临界膨胀条件(步骤S4为否)时，返回步骤3，继续进行采样。
不满足临界膨胀条件(步骤S4为是)时，将直到那时获得的临界膨胀条件下的压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)进行比较，判定两数据的差分是否在规定范围内(S5)。将压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)比较时，在相同压力范围进行比较。原因是不在相同压力范围进行比较，就无法获得正确的比较数据。P(t)、Y(t)可以置换为Z(t)的形式进行比较。
步骤S5的压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的比较，能够以各种方式进行。例如，可以如作为上述Z(t)表示的那样，按照每个采样点求出基准压力下降数据Y除以初期压力的取对数的数据Y′(t)＝lnPr(t)/Pr0(Pr(t)和Pr0是预先保存在存储器M中的基准数据)和通过采样获得的压力下降数据P(t)除以初期压力并取对数的数据P′(t)＝lnP(t)/P0的差△ε(t)，当这些差累积相加的结果Σ△ε(t)超过规定的基准值(阈值)时判定为异常状态。
在上述比较工序中，存在满足临界膨胀条件的期间获得的压力下降数据P(t)的样本数根据上述临界膨胀条件期间△t的不同而有所不同的情况。例如，利用初期设定下50个样本的差分累积(△ε(t1)+△ε(t2)+‥‥△ε(t50))通过和阈值比较而进行异常判定的情况中，也存在实际仅获得40个满足临界膨胀条件的样本的情况。这时，本实施方式中，使阈值本身对应于样本数n发生变化，将从40个样本求出的差分累积(△ε(t1)+△ε(t2)+‥‥△ε(t40))和对应的阈值进行比较而判定异常发生。为了比较使用的阈值也可通过利用样本数n而表示的计算式而加以规定。通过将阈值作为样本数n的函数而规定，即使满足临界膨胀条件的实际的样本数n进行任何变动，也能够适当地进行比较。由此，利用满足临界膨胀条件期间获得的全部样本，能够高精度地进行异常判定。
并且，在根据样本数n使比较形式(此处为阈值)变化的方式中，也可是利用临界膨胀期间内获得的最终样本的压力值Zn而决定阈值的方式。所谓最终样本的压力值Zn的含义是，在上述例子中获得50个样本的情况下是P(t50)、获得40个样本的情况下是P(t40)。上述的阈值也可以，例如，以(n+1)×(A·lnZn+B)的通用公式表示(此处A、B是预先确定的常数)。进一步地，通过对阈值的比较判定异常发生，同时也能够从上述偏移量Σ△ε(t)求出节流部的截面积变化率x。
并且，在上述工序中，也可以是判明临界膨胀期间内能够获得的样本数n不满足规定数量(例如50)时，为了获得规定数量的样本而更新采样频率f的方式。由此，能够决定该流体供给系统中的适当的采样频率，确保足够的采样次数而能够高精度地进行流量控制的诊断。
进一步地，能够通过将从多个压力下降数据求出的规定关系式的系数和从基准压力下降数据求出且预先设定的规定关系式的系数比较而进行压力下降数据和基准压力下降数据的比较。例如，能够通过从上述Z(t)＝P′(t)＝lnP(t)/P0求出的近似直线的斜率是否在规定范围内(基准斜率范围内)，从而对异常进行判定。
如上述式(1)所示，能够将压力下降数据除以初期压力并取对数的值ln(P(t)/P0)表示为ln(P(t)/P0)＝SC(RT)1/2/V·t。并且，S是开口截面积、C是表示气体的常数的项、R是气体常数、T是上游气体温度、V是控制阀-节流部之间的流路容积。此处，假设C、R、T、V是不依赖于时间的常数，由于能够表示为ln(P(t)/P0)＝-αt(α是常数)，因此ln(P(t)/P0)能够规定为相对于时间t的一次函数。
因此，基于通过测量获得的ln(P(t)/P0)而决定的近似直线(例如，利用判断为满足临界膨胀条件的样本数据的全部或一部分，通过最小二乘法求出的近似直线)的斜率α和作为基准压力下降数据预先存储到存储器M的基准斜率α0比较，能够基于其结果进行异常的判定。当然，也可通过在基准斜率允许范围内(α0L-α0H)是否包含从测定的压力下降数据导出的斜率α而判断异常的发生。
并且，从式(1)可知，由于上述斜率α是与节流部开口截面积S相对应的系数，因此通过斜率α判定节流部开口截面积S的异常是恰当的。并且，通过基于温度T对斜率α进行补正，能够更加正确地估量节流部开口截面积S的变化。
此处，对上述斜率α和自诊断开始时的设定流量(半导体工序结束时的流量)的关系进行说明。图14(a)和(b)是表示对应于各种初期的设定流量的压力下降特性的曲线图，(a)表示横轴设为时间t、纵轴设为上游压力P1时的压力下降特性，(b)表示横轴设为时间t、纵轴设为ln(P/P0)时的压力下降特性。在图14(a)和(b)中，白圈表示100％流量时的数据、白三角表示60％流量时的数据、白倒三角表示20％流量时的数据、×表示10％流量时的数据。
如图14(a)所示，上游压力P1的压力下降特性根据设定流量的大小而变得多样。因此，按照设定流量预先准备基准数据，或如后所述基于设定流量对压力下降数据或基准数据进行补正后进行比较几乎是必须的。
然而，从图14(b)可知，表示对应于时间t的ln(P/P0)的直线曲线图的斜率αx虽然根据设定流量×％的大小而多少有些差异，但是大致表示相同的斜率。因此，不设置每个设定流量的基准斜率(α100、α60、α20、α10等)，对于所有的设定流量将通用的基准斜率α0或倾斜范围α0L-α0H保存到存储器，利用其能够对任意设定流量进行流量自诊断。但是，从图14(b)可知，由于设定流量而产生些许斜率差，因此当然也可以通过将按照每个设定流量个别设定的斜率αx或作为设定流量的函数而规定的补正基准斜率αx和测定斜率α比较而进行流量自诊断。
进一步地，代替上述的直线斜率α，能够将图14(a)所示的上游压力P(t)除以初期压力P0的值ln(P(t)/P0)所示的曲线看作是，例如指数函数衰减，通过曲线拟合求出比例常数，将其和预先存储的基准数据(比例常数)比较而进行诊断。
如上进行比较之后，如果压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的差分(在上述实施例中，是差分累积Σ△ε，或斜率αx和基准斜率α0之差)在规定范围内，则判定节流部2无异常，关闭警报器12(S6)。并且，由于上述的基准斜率α0等的常数也是表示从基准压力下降数据直接求出的压力下降特性的值，所以在本说明书中，进行利用这些值的流量诊断也为基于压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的比较而进行的流量诊断。
一方面，如果压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的差分在规定范围外(或阈值以上)，则判定节流部2有异常，打开警报器12通知异常(S7)。
如上获得的压力下降数据P(t)在图9中表示。图9表示节流部2产生堵塞的例子。从图9可知，由于流量自诊断开始时的设定流量是60％，因此压力下降数据P(t)从流量自诊断开始时的上游压力检测器3的检测压力比基准压力下降数据Y(t)的开始时更低的压力值开始采样。然后，直到从临界膨胀条件即将替换为非临界膨胀条件之前，对满足临界膨胀条件的压力下降数据P(t)进行采样。这样，能够最大限度地对满足临界膨胀条件的压力下降数据P(t)进行采样，由此和以往的流量自诊断相比，能够延长能够对压力下降数据P(t)进行采样的时间。以往是，例如，在图9的压力Pa下停止采样。
特别地，如上所述，作为压力下降数据，在利用由ln(p(t)/p0)规定的直线的斜率α而进行流量自诊断的情况下，即使测定的压力下降数据的压力范围和基准压力下降数据的压力范围不一定一致，也能够进行诊断。由此，在任意的设定流量下，利用确定在临界膨胀条件内的采样数据的全部或一部分，能够容易地确保最大限的诊断时间。
并且，如上所述在将累积相加的偏移量Σ△ε(t)和阈值进行比较的方式中，如图9所示，在诊断时设定流量为60％流量的情况下，难以用和100％流量时的基准压力下降数据相同的时间轴进行诊断。于是，也可以是和基准压力下降数据的60％流量对应压力(例如Y(t20))以后的数据进行比较(即将Y(t20)和P(t0)进行比较)的方式。并且，为了提升诊断精度，除了测定数据的初期(例如P(t0)～P(t5))以外，也可以从Y(t25)和P(t5)的比较开始诊断。这种情况在通过ln(p(t)/p0)和对应的基准压力下降数据的比较进行诊断的情况下也是相同的。
在半导体制造装置中，例如，如图10所示，通常是，多个压力式流量控制装置81～85并列连接，来自各个压力式流量控制装置81～85的各个种类的气体以规定流量被供给到处理腔室10。处理腔室10通过真空泵11被抽真空。在半导体制造工序中，例如，存在从各个压力式流量控制装置81～85向处理腔室10同时供给不同的种类的气体的情况。在这种工序中，例如，有时会停止一个压力式流量控制装置81的气体供给，继续进行其他压力式流量控制装置82～85的气体供给。在继续进行其他压力式流量控制装置82～85的气体供给的期间，停止气体供给的所述一个压力式流量控制装置81的下游压力成为比真空高的压力。即使在这样的情况下，通过监测临界膨胀条件，也能够在仅停止压力式流量控制装置81的气体供给时的压力下降数据P(t)进行采样而进行流量自诊断。为了进行流量自诊断，即使不设为停止全部压力式流量控制装置81～85的气体供给的维护模式也是可以的。
接下来，适当参见图11的流程图对自诊断功能的其他实施方式进行说明。此处，如图10所示，基于压力式流量控制装置并列连接的例子进行说明。
在图10的例子中，流量自诊断开始前，压力式流量控制装置81～85分别以60％设定流量供给气体。在压力式流量控制装置82～85以设定流量控制气体的供给的状态下，向压力式流量控制装置81输入气体停止命令。
如图11所示，通过向压力式流量控制装置81输入气体停止指令而开始流量自诊断(步骤S10)。当输入气体停止指令时，控制阀6被关闭。
来自流量自诊断开始时的上游压力检测器3和下游压力检测器4的上游压力P1和下游压力P2存储在存储器M中(步骤S11)。
开始流量自诊断后，监测上游压力检测器3和下游压力检测器4所检测出的上游压力P1、下游压力P2并判定是否满足临界膨胀条件(S12)。具体地，监测压力比(P1/P2)，判定是否满足压力比(P1/P2)≧2.05(氩气的情况下)。
在不满足临界膨胀条件的情况下，清除存储于存储器M的上游压力P1和下游压力P2并返回启动(步骤S13)。
在满足临界膨胀条件的情况下，将存储于存储器M的初期的上游压力P1和下游压力P2应用到基准压力下降数据Y(t)(步骤S14)。
基于基准压力下降数据Y(t)计算关闭控制阀6之后到不满足临界膨胀条件之前的临界膨胀时间Tm(步骤15)。
基于临界膨胀时间Tm计算上游压力检测器3的采样频率fm(每1秒采样的数量)(步骤16)。具体地，通过将临界膨胀时间除以规定的采样数，计算采样频率。
以计算出的采样频率开始压力下降数据P(t)的采样(步骤17)。
监测上游压力检测器3和下游压力检测器4所检测出的上游压力P1、下游压力P2并判定是否满足临界膨胀条件(步骤S18)。
当不满足临界膨胀条件时，将满足临界膨胀条件的期间的压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)比较，判定两数据的差分是否在规定范围(步骤S19)。将压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)进行比较时，在相同范围进行比较。P(t)、Y(t)可以置换为Z(t)的形式而进行比较。
如果压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的差分在规定范围内(或阈值以上)，则判定节流部2无异常，关闭警报器12(步骤S20)。
另一方面，如果压力下降数据P(t)和基准压力下降数据Y(t)的差分在规定范围之外，则判定节流部2异常，打开警报器12通知异常(步骤S21)。
如上所述，通过使采样频率fm对应于流量自诊断开始时的上游压力和下游压力自动地变化，即使在只能够测量短采样时间的情况下，也能够确保压力下降数据P(t)中所需的数据数，能够进行适当的流量自诊断。图12是表示将采样频率fm变更的情况下的压力下降数据P(t)和基准压力下降特性y(t)一起进行表示的曲线图。
本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，在上述实施方式中，虽然压力下降数据适用于上述式(3)，但也可以近似指数函数(Y(t)＝P0·e-kt)。并且，例如，也能够将临界膨胀时间和采样频率的关系作为相对于临界膨胀时间的采样频率的函数预先存储于存储器。
并且，为了较高地维持上游压力检测器和下游压力检测器的检测精度，例如，也可以在观察到上游压力和下游压力的收敛压力P不同的现象时，基于该误差，进行上游压力检测器和下游压力检测器的校正。
(其他实施方式)
以下，对工序结束后进行自诊断的其他实施方式进行说明。
在以下说明的方式中，也利用基准压力下降数据Y(t)和测定的压力下降数据P(t)进行自诊断，如图14(b)所示，通过将ln(P(t)/P0)＝-αt中表示的直线的斜率α和基准斜率α0比较而进行自诊断。但是，在本实施方式中，如上所述，利用对应于初期上游压力(或初期流量)的基准压力下降数据(基准斜率α0)进行自诊断的方式。
此处，初期上游压力或初期流量的含义是在进行自诊断时，关闭控制阀6时的上游压力或流量，是开始取得压力下降数据P(t)时的上游压力或流量。即，图13(b)所示的、对应于工序结束时或自诊断开始时的流量，即×％设定流量。
图15是表示对应于初期上游压力(此处中作为初期流量表示)设定的基准斜率的曲线图。从曲线图可知，在本实施方式中，基准斜率基于初期流量取各种值，并非恒定。这是因为，如图14(b)所示，可知根据初期流量(工序结束时的设定流量)ln(P(t)/P0)的斜率不同。因此，利用对应的基准斜率比如工序结束时的初期流量可以为各种大小的情况，能够进行更高精度的自诊断。
并且，参见图15可知，初期流量和基准斜率的关系将多个离散的定点D1～D6(初期流量和基准斜率的组合)的数据作为补正表保存在控制器7的存储器，同时也可以在初期流量为定点D1～D6之间时，参照补正表通过计算求出基准斜率。具体地，如图15所示，例如，初期流量为两个定点D3、D4之间的流量×％时，参见连接该两个定点D3、D4的直线的式子，能够从初期流量×％通过计算求出基准斜率αx。
由此，通过作为初期流量×％或初期压力P0的函数而具有基准斜率，控制器7能够相对于任意的初期流量×％或初期压力P0使用适当的基准斜率，能够进一步提升自诊断的精度。
并且，能够仅利用压力下降数据的一部分(例如，从100％流量降低到70％流量的期间)获得上述的基准斜率和自诊断时的测定斜率。这样，如果以选择性地利用初期阶段的数据而求出ln(P(t)/P0)的斜率，则由于能够减少样本数，因此能够实现数据采样的高速化。由此，即使在构成半导体制造的一工序的多个步骤间等的短时间内，也能够进行自诊断，能够更加频繁地进行异常的检测。
并且，本实施方式中，由于能够以上游压力下降的比较初期的阶段的数据进行自诊断，因此容易适用满足临界膨胀条件的状态(上游压力为比较高的状态)的数据。因此，在本实施方式中，也可以在压力下降的测定时不时常判断是否满足临界膨胀条件的方式，流量控制装置也不一定要具备下游侧的压力传感器。
但是，在本实施方式，也优选设置下游侧的压力传感器，同时在压力下降数据的取得最终之时参见上游压力和下游压力来判断是否满足临界膨胀条件。然后，在数据取得最终时判断为不满足临界膨胀条件时，表示警告等，也能够是向用户通知这种情况的方式。
并且，在前述的实施方式中，是当进行自诊断时，关闭节流部2的下游侧的隔断阀9的方式，但是在本实施方式中并不限定于此，也可以是隔断阀9打开的状态。隔断阀9关闭或是打开均能够实现良好的自诊断。但是，从防止工序结束时不需要的气体流动到处理腔室的观点看，在本实施方式中，也优选自诊断时关闭隔断阀9。

Claims (20)

1.一种压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力式流量控制装置具备：
节流部；
控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；
上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；
下游压力检测器，所述下游压力检测器对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测；和
控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，
所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀，其中，
执行所述流量自诊断功能时，向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令，
所述控制器进行如下操作：
关闭所述控制阀，
利用关闭所述控制阀后的所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出判定是否满足规定的临界膨胀条件，
利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。
2.根据权利要求1所述的压力式控制装置，其特征在于，
在发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，
满足所述规定临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据包括：向所述隔断阀发出所述关闭命令之后到关闭所述隔断阀之前取得的压力下降数据；和关闭所述隔断阀且下游压力上升后取得的压力下降数据。
3.根据权利要求2所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述控制阀是压电元件驱动型控制阀，所述隔断阀是流体驱动阀，所述关闭命令向所述控制阀和所述隔断阀同时发出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于从多个所述压力下降数据获得的规定函数的系数和作为所述基准压力下降数据预先存储的基准系数的比较而对流量控制进行诊断。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，决定和所述基准压力下降数据的比较方式。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力下降数据通过以预先设定的采样频率对来自所述上游压力检测器的输出进行采样而获得，基于满足所述规定的临界膨胀条件的期间获得的样本数量，更新所述预先设定的采样频率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，
还具备对所述节流部和所述控制阀之间的温度进行检测的温度检测器，
所述控制器基于来自所述上游压力检测器、所述下游压力检测器和所述温度检测器的输出，以通过所述节流部的流量成为设定流量的方式对所述控制阀进行控制。
8.根据权利要求7所述的压力式流量控制装置，其特征在于，基于流过所述节流部的气体的种类和从所述温度检测器输出的温度中的至少任意一个而决定所述规定的临界膨胀条件。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述控制器基于关闭所述控制阀时的流量或上游压力，对所述压力下降数据进行补正后将其和所述基准压力下降数据进行比较。
10.一种流量自诊断方法，其特征在于，所述流量自诊断方法在压力式流量控制装置中进行，所述压力式流量控制装置具备：节流部；控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；下游压力检测器，所述下游压力检测器对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测；和控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和预先存储的基准压力下降数据对流量控制进行诊断，在所述下游压力检测器的下游侧设置有隔断阀，其中，
所述流量自诊断方法包括：
以设定流量控制气体的流量而流动时向所述控制阀和所述隔断阀发出关闭命令的步骤；
发出所述关闭命令后，基于所述上游压力检测器和所述下游压力检测器的输出，判定是否满足临界膨胀条件的步骤；
满足临界膨胀条件的情况下，存储满足临界膨胀条件的期间的压力下降数据的步骤；和
通过将满足所述临界膨胀条件的期间的压力下降数据和所述基准压力下降数据进行比较而进行流量控制的自诊断的步骤。
11.根据权利要求10所述的流量自诊断方法，其特征在于，
发出所述关闭命令时，关闭所述控制阀之后经过规定时间后关闭所述隔断阀，
将发出所述关闭命令后到关闭所述隔断阀前取得的至少一个压力下降数据和关闭所述隔断阀后取得的至少一个压力下降数据作为满足所述临界膨胀条件的期间的压力下降数据而加以利用。
12.根据权利要求10或11所述的流量自诊断方法，其特征在于，在连接于所述压力式流量控制装置的半导体制造装置的工序结束时的气体供给停止时执行发出所述关闭命令的步骤。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的流量自诊断方法，其特征在于，进行所述流量控制的自诊断的步骤包括：将从所述压力下降数据求出的规定的函数的系数和作为所述基准压力下降数据而预先存储的基准系数进行比较的步骤。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的流量自诊断方法，其特征在于，还包括基于流过所述节流部的气体的种类和温度中的至少任意一个而决定所述临界膨胀条件的步骤。
15.一种压力式流量控制装置，其特征在于，所述压力式流量控制装置具备：
节流部；
控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；
上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；和
控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，其中，
执行所述流量自诊断功能时，所述控制器通过在关闭所述控制阀后利用所述上游压力检测器测定上游压力的下降而取得所述压力下降数据，作为所述基准压力下降数据，使用基于初期上游压力或初期流量的基准压力下降数据，所述初期上游压力是所述控制阀关闭时的上游压力，所述初期流量是由所述初期上游压力决定的所述控制阀关闭时的流量。
16.根据权利要求15所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述基准压力下降数据是以ln(P(t)/P0)＝-αt规定的直线的斜率α，此处，P(t)是压力相对于时间的函数，P0是初期压力，t是时间。
17.根据权利要求16所述的压力式流量控制装置，其特征在于，所述控制器作为初期压力P0的函数而具有以ln(P(t)/P0)＝-αt规定的直线的斜率α。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的压力式流量控制装置，其特征在于，还具备对所述节流部的下游侧流路的压力进行检测的下游压力检测器，利用所述上游压力检测器和所述下游压力检测器判定是否满足规定的临界膨胀条件，利用满足所述规定的临界膨胀条件的期间取得的所述压力下降数据对流量控制进行诊断。
19.根据权利要求18所述的压力式流量控制装置，其特征在于，在终止取得所述压力下降数据时，判定是否满足所述规定的临界膨胀条件。
20.一种流量自诊断方法，其特征在于，所述流量自诊断方法在压力式流量控制装置中进行，所述压力式流量控制装置具备：
节流部；
控制阀，所述控制阀设置于所述节流部的上游侧；
上游压力检测器，所述上游压力检测器对所述节流部和所述控制阀之间的流路的压力进行检测；和
控制器，所述控制器具有流量自诊断功能，所述自诊断功能利用所述控制阀和所述节流部之间的流路的压力下降数据和基准压力下降数据对流量控制进行诊断，其中，
所述流量自诊断方法包括：
通过在关闭所述控制阀后利用所述上游压力检测器测定上游压力的下降而取得所述压力下降数据的步骤；和
通过将所述压力下降数据和基准压力下降数据进行比较而对流量控制进行诊断的步骤，
作为所述压力下降数据和所述基准压力下降数据，使用以ln(P(t)/P0)＝-αt(此处，P(t)是压力相对于时间的函数，P0是初期压力，t是时间)规定的直线的斜率α。
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