JPWO2019065047A1 - 流体供給ライン及び動作解析システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の流体制御機器によって構成される流体供給ライン全体を精密に監視する。また、流体制御機器ごとの動作のばらつきを抑えて流体供給ラインの精度を向上させる【解決手段】流体密に連通する複数の流体制御機器Ｆ１、Ｖ１１〜Ｖ１４からなる流体供給ラインＬ１は、流体供給ラインＬ１外の機構と、流体供給ラインＬ１上の流量制御機器とＦ１を接続する第一の接続手段と、流体供給ラインＬ１において第一の接続手段から分岐し、他の流体制御機器Ｆ１、Ｖ１１〜Ｖ１４に接続する第二の接続手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の流体制御機器を有する流体供給ライン全体を精密に監視する技術に関する。
半導体製造プロセスに用いられるプロセス流体を供給する流体供給ラインには、自動弁などの流体制御機器が用いられる。
近年、AＬD(Atomic Layer Deposition)等、半導体製造プロセスが高度化し、従来以上にプロセス流体を微細に制御可能な流体供給ラインが求められている。そして、高度化した半導体製造プロセスの要求を満たすため、例えばバルブの状態をより精密に監視可能な流体制御機器が提案されている。
この点、特許文献１では、第１流路および第２流路が形成されたボディと、第１流路と第２流路との間を連通または遮断する弁体とを備えたバルブであって、ボディは弁体側に位置する第１面と、第１面の反対側に位置する第２面とを有する基部と、第２面と段差部を形成する第３面を有する第１連結部と、第１面と段差部を形成する第４面を有する第２連結部とを有し、第１流路は第１−１流路と第１−２流路とを有し、第１−１流路の第１−１ポートは第３面に開口し、第１−２流路の第１−３ポートは第１−１流路の第１−２ポートに連通し、かつ弁体に向かって開口し、第１−２流路の第１−４ポートは第４面に開口し、第１−３ポートを介して第１流路と前記第２流路とが連通可能であり、第１連結部は別のバルブのボディにおける第２連結部に相当する部分に対し連結され、第１−１流路と別のバルブのボディにおける第１−２流路に相当する流路とが連通するバルブが提案されている。
特開２０１６−２２３５３３号公報
しかし、複数の流体制御機器によって構成される流体供給ラインでは、各流体制御機器は他の流体制御機器の開閉動作や流量変化等による影響を受ける。そのため、各流体制御機器を単独で制御したり監視したりするだけでは近年の高度化した半導体製造プロセスの要求を満たすことができない。
また、流体制御機器の高機能化によって電気配線やエアチューブが複雑化すると、複雑化した電気配線がノイズや指示信号の伝送速度の遅延を惹き起こすほか、エアチューブの内容積の増加が流体制御機器の開閉速度を低下させたり、各流体制御機器の開閉速度に誤差を生じさせたりすることになる。
そこで本発明は、複数の流体制御機器によって構成される流体供給ライン全体を精密に監視することを目的の一つとする。また、本発明の他の目的の一つは流体制御機器ごとの動作のばらつきを抑えて流体供給ラインの精度を向上させることにある。
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る流体供給ラインは、流体密に連通する複数の流体制御機器からなる流体供給ラインであって、前記流体供給ライン外の機構と、前記流体供給ライン上の所定の流体制御機器とを接続する第一の接続手段と、前記流体供給ラインにおいて前記第一の接続手段から分岐し、他の流体制御機器に接続する第二の接続手段と、を有する。
また、前記第一の接続手段及び前記第二の接続手段が、前記流体供給ライン外の機構から前記流体制御機器の駆動に用いる駆動流体を供給する駆動圧供給路であるものとしてもよい。
また、前記第一の接続手段及び前記第二の接続手段が、前記流体供給ライン外の機構と前記流体制御機器とを通信可能にする電気配線であるものとしてもよい。
また、前記流体供給ラインは複数、並設されてガスユニットを構成しており、前記第一の接続手段は、前記ガスユニット近傍において複数の前記流体供給ライン毎に分岐し、前記複数の流体供給ライン上の所定の流体制御機器毎に接続するものとしてもよい。
また、前記所定の流体制御機器は、流量レンジ可変型流量制御装置であって、前記流量レンジ可変型流量制御装置は、流量制御装置の流量検出部への流体通路として少なくとも小流量用と大流量用の流体通路を設け、前記小流量用流体通路を通して小流量域の流体を流量検出部へ流通させると共に、駆動圧の供給有無に応じて流量制御部の検出レベルを小流量域の検出に適した検出レベルに切換えし、また、前記大流量用流体通路を通して大流量域の流体を前記流量検出部へ流通させると共に、駆動圧の供給有無に応じて流量制御部の検出レベルを大流量域の流量の検出に適した検出レベルに切換えすることにより、大流量域と小流量域の流体を夫々切り換えて流量制御するものとしてもよい。
また、前記流量レンジ可変型流量制御装置に供給された駆動圧が、前記流量レンジ可変型流量制御装置を通じて他の流体制御機器に供給されるものとしてもよい。
また、前記所定の流体制御機器は、差圧式流量制御装置であって、前記差圧式流量制御装置は、バルブ駆動部を備えたコントロールバルブ部と、前記コントロールバルブの下流側に設けられたオリフィスと、前記オリフィスの上流側の流体圧力の検出器と、前記オリフィスの下流側の流体圧力の検出器と、前記オリフィスの上流側の流体温度の検出器と、前記各検出器からの検出圧力及び検出温度を用いて流体流量を演算すると共に、演算流量と設定流量との差を演算する流量比較回路を備えた制御演算回路と、を有するものとしてもよい。
また、前記複数の流体制御機器には、前記流体制御機器の動作情報を取得する動作情報取得機構が取り付けられているものとしてもよい。
また、前記流体供給ラインは、ライン外の情報処理装置と通信可能に構成されており、前記所定の流体制御機器は、同一のラインを構成する他の流体制御装置の動作情報を集約し、集約された動作情報を前記情報処理装置に対して送信する送信手段、を有するものとしてもよい。
また、本発明の別の観点に係る動作分析システムは、前記流体供給ラインを有する動作分析システムであって、前記情報処理装置は、前記集約された動作情報に基づき、ライン全体の動作から各流体制御機器の動作又は状態を解析する。
本発明によれば、複数の流体制御機器によって構成される流体供給ライン全体を精密に監視することができる。流体制御機器ごとの動作のばらつきを抑えて流体供給ラインの制御精度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した外観斜視図である。 本実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した平面図である。 本実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した側面図である。 本実施形態に係る流体供給ラインを構成するバルブについて、磁気センサを備えさせた場合の内部構造を示す断面図であって、（ａ）全体図、（ｂ）部分拡大図である。 本実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、ケーブルの配線構造を示した模式図である。 本実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本実施形態の変形例に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本実施形態に係る流体供給ラインを構成する流量制御装置の内部構成を模式的に示した構成図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットを示した外観斜視図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、ケーブルの配線構造を示した模式図である。 本発明の別の実施形態に係る流体供給ラインによって構成されたガスユニットにおいて、駆動圧供給路の接続構造を示した模式図である。 本実施形態に係る流体供給ラインに好適に用いられるバルブの内部構造を示した模式図である。
以下、本発明の実施形態に係る流体供給ライン及び動作解析システムについて説明する。
図１〜図３に示されるように、ガスユニット１は、本実施形態に係る３つの流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を備えている。
ここで、「流体供給ライン（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）」とは、ガスユニットの構成単位の一つであって、プロセス流体が流通する経路と、当該経路上に配設された一群の流体制御機器によって構成され、プロセス流体を制御し、独立して被処理体を処理することが可能な最小の構成単位である。ガスユニットは通常、当該流体供給ラインを複数、並設させて構成されている。また、以下の説明において言及する「ライン外」とは、この流体供給ラインを構成しない部分又は機構であって、ライン外の機構には、流体供給ラインの駆動に必要な電力を供給する電力供給減や駆動圧を供給する駆動圧供給源、流体供給ラインと通信可能に構成された装置等が含まれる。
流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は夫々、複数の流体制御機器を流体密に連通させたものであり、流体制御機器は、バルブ（Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４、Ｖ３１〜Ｖ３４）や流量制御装置（Ｆ１〜Ｆ３）によって構成される。なお、以下の説明では、バルブ（Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４、Ｖ３１〜Ｖ３４）をバルブＶ、流量制御装置（Ｆ１〜Ｆ３）を流量制御装置Ｆとまとめて称することがある。
流量制御装置Ｆは、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において流体の流量を制御する装置である。
この流量制御装置Ｆは例えば、流量レンジ可変型流量制御装置によって構成することができる。流量レンジ可変型流量制御装置は、切換弁の操作により自動的に流量制御域を切換選択できる装置である。
この流量レンジ可変型流量制御装置は、流量制御装置の流量検出部への流体通路として例えば、小流量用と大流量用の流体通路を有している。小流量用流体通路を通して小流量域の流体を流量検出部へ流通させると共に、流量制御部の検出レベルを小流量域の検出に適した検出レベルに切換えし、大流量用流体通路を通して大流量域の流体を前記流量検出部へ流通させると共に、流量制御部の検出レベルを大流量域の流量の検出に適した検出レベルに切換えすることにより、大流量域と小流量域の流体を夫々切り換えて流量制御する。
なお、流量レンジ可変型流量制御装置として構成された流量制御装置Ｆにおいて、流量制御域の切換選択の制御は、流量制御装置Ｆの駆動部への駆動圧の供給有無に応じて実行されるものとしてもよい。
また、流量制御装置Ｆに供給された駆動圧は、一旦供給された流量制御装置Ｆを通じて、流量制御装置Ｆに接続するバルブＶ等の他の流体制御機器に供給することができる。
また、このような流量レンジ可変型流量制御装置において、オリフィス上流側圧力Ｐ1及び又はオリフィス下流側圧力Ｐ2を用いて、オリフィスを流通する流体の流量をＱｃ＝ＫＰ1（Ｋは比例定数）又はＱｃ＝ＫＰ2 m（Ｐ1−Ｐ2）n（Ｋは比例定数、ｍとｎは定数）として演算するようにした圧力式流量制御装置において、当該圧力式流量制御装置のコントロール弁の下流側と流体供給用管路との間の流体通路を少なくとも二つ以上の並列状の流体通路とすると共に、各並列状の流体通路へ流体流量特性の異なるオリフィスを夫々介在させるようにすることもできる。この場合、小流量域の流体の流量制御には一方のオリフィスへ小流量域の流体を流通させ、また大流量域の流体の流量制御には少なくとも他方のオリフィスへ大流量域の流体を流通させる。
また、流量のレンジを三段階にすることもできる。この場合、オリフィスを大流量用オリフィスと中流量用オリフィスと小流量用オリフィスの三種類とすると共に、一方の流体通路に第一の切換用バルブと第二の切換用バルブと大流量オリフィスを直列状に介在させ、また他方の流体通路に小流量オリフィスと中流量オリフィスを介在させ、更に、両切換バルブ間を連通する通路と、小流量オリフィスと中流量オリフィス間を連通する通路とを連通させる。
この流量レンジ可変型流量制御装置によれば、流量制御範囲を拡大させつつ、高い制御精度を維持することができる。
また、他の例では、流量制御装置Ｆを差圧制御式流量制御装置によって構成することができる。差圧制御式流量制御装置は、ベルヌーイの定理から導出した流量演算式を基礎として用い、これに各種の補正を加えることにより流体流量を演算し、制御する装置である。
この差圧式流量制御装置は、バルブ駆動部を備えたコントロールバルブ部と、コントロールバルブの下流側に設けられたオリフィスと、オリフィスの上流側の流体圧力Ｐ１の検出器と、オリフィスの下流側の流体圧力Ｐ２の検出器と、オリフィスの上流側の流体温度Ｔの検出器とを有している。そして、内蔵する制御演算回路により、各検出器からの検出圧力及び検出温度を用いて流体流量ＱをＱ＝Ｃ１・Ｐ１／√Ｔ・（（Ｐ２／Ｐ１）ｍ−（Ｐ２／Ｐ１）ｎ）１／２（但しＣ１は比例定数、ｍ及びｎは定数）により演算すると共に、演算流量と設定流量との差を演算する。
差圧式流量制御装置によれば、インラインの形態で且つ取付姿勢に制約を受けることもなく使用でき、そのうえ圧力の変動に対しても制御流量がほとんど影響されることなしに、高精度な流量計測又は流量制御をリアルタイムで行うことができる。
このような流量制御装置Ｆは、流量制御装置Ｆの動作情報を取得する動作情報取得機構や、同一のラインを形成するバルブＶの動作情報を集約してバルブＶを監視すると共に、各バルブＶを制御可能な情報処理モジュールを備えている。
なお、流量制御装置Ｆによって実行可能な処理等については後に詳述するが、動作情報取得機構は例えば、流量制御装置Ｆに内蔵される各種のセンサや流量制御を行う演算装置、これらのセンサや演算装置等の情報の処理を実行する情報処理モジュール等によって構成することができる。また、同一の流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成するバルブＶについて、流量制御装置Ｆを介してライン外の機構から駆動圧を供給させたり、通信可能にさせたりすることで、各バルブＶの動作情報を流量制御装置Ｆに集約させることができる。その結果、各バルブＶの動作情報と流量制御装置Ｆの動作情報と合わせてライン全体の動作情報が構成される。
バルブＶは、ダイヤフラムバルブ等、流体制御装置のガスラインで使用されるバルブである。
このバルブＶには、バルブＶの動作情報を取得する動作情報取得機構として、所定の箇所に圧力センサ、温度センサ、リミットスイッチ、あるいは磁気センサ等が取り付けられており、さらにはこれらの圧力センサ、温度センサ、リミットスイッチ、あるいは磁気センサ等によって検出されたデータを処理する情報処理モジュールが内蔵されている。
なお、動作情報取得機構の取付け位置は制限されず、その機能を鑑みて駆動圧供給路上や電気配線上等のバルブＶ外に取り付けられる場合がある。
ここで、圧力センサは例えば、所定の空間内の圧力変化を検出する感圧素子や、感圧素子によって検出された圧力の検出値を電気信号に変換する変換素子等によって構成され、密閉された内部空間の圧力変化を検出する。
また、温度センサは例えば、流体の温度を測定するセンサであり、流路の近傍に設置して当該箇所の温度を測定することで、当該設置個所の温度を、流路内を流通する流体の温度とみなすことができる。
また、リミットスイッチは例えば、ピストンの近傍に固定され、ピストンの上下動に応じてスイッチが切り替えられる。これにより、バルブＶの開閉回数や開閉頻度、開閉速度等を検知することができる。
また、磁気センサは、所定の位置に取り付けられた磁石との間の距離変化をセンシングすることにより、バルブＶの開閉状態のみならず、開度を計測することができる。
より具体的には、図４の例に示されるように、磁気センサＳは、ダイヤフラム５１の周縁を押さえる押さえアダプタ５２の内側であって、ステム５３に対向する面に取り付けられている。また、バルブＶの開閉動作に応じて摺動するステム５３の押えアダプタ５２近傍には、磁石Ｍが取り付けられている。
ここで、磁気センサＳは平面コイル、発振回路、及び積算回路を有しており、対向する位置にある磁石Ｍとの距離変化に応じて発振周波数が変化する。そして、この周波数を積算回路で変換して積算値を求めることにより、バルブＶの開閉状態のみならず、開弁時の開度を計測することができる。
バルブＶ内の情報取得機構によって取得された情報は、同一の流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を構成する流量制御装置Ｆに集約させた上、流量制御装置Ｆの動作情報と合わせてライン外に設けられた所定の情報処理装置に送信することができる。
ガスユニット１は、駆動圧を供給する駆動圧供給源、電力を供給する電力供給源、通信を行う通信装置等によって構成されるライン外の機構と接続されている。
ここで、ガスユニット１を構成する流体制御機器は、ライン外の機構と所定の流体制御機器とを直接、接続する第一の接続手段と、当該第一の接続手段から分岐して、あるいは当該第一の接続手段が接続する流体制御機器を介して、ライン外の機構と他の流体制御機器とを接続する第二の接続手段によって接続されている。具体的には、流体供給ラインＬ１であれば、後に詳述する図５において、ライン外からの電力供給及びライン外との通信では、メインケーブル１０と延長ケーブル１１が第一の接続手段を構成し、サブケーブル１１１、１１２、１１３、１１４が第二の接続手段を構成する。また、後に詳述する図６において、ライン外からの駆動圧の供給では、メインチューブ２０、延長チューブ２１、及びサブチューブ２１４が第一の接続手段を構成し、延長チューブ２１１、２１２、２１３、サブチューブ２１５、２１６、２１７、２１８が第二の接続手段を構成する。
電力の供給及びライン外との通信は、図５に示されるように、ライン外の機構とガスユニット１とを接続するメインケーブル１０によって可能となっている。
メインケーブル１０は、ガスユニット１近傍に設けられた分岐コネクタＣ１によって延長ケーブル１１と分岐ケーブル１０１に分岐し、分岐ケーブル１０１は分岐コネクタＣ２によって延長ケーブル１２と分岐ケーブル１０２に分岐し、分岐ケーブル１０２は分岐コネクタＣ３を介して延長ケーブル１３に接続する。
なお、ここで分岐コネクタＣ１が設けられる位置を「ガスユニット１近傍」とするのは、分岐ケーブル１０１、１０２や延長ケーブル１１、１２、１３の長さを極力、短くするためである。したがって、分岐コネクタＣ１が設けられる位置としての「ガスユニット１近傍」の意味するところは少なくとも、ライン外の機構と、延長ケーブル１１、１２、１３を介してメインケーブル１０が接続する流量制御装置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３とを結ぶ経路のうち、流量制御装置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３寄りに偏った位置を意味する。さらに好適には、各流量制御装置Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に接続する延長ケーブル１１、１２、１３や分岐ケーブル１０１、１０２を、各機器等を接続するのに必要最小限の長さにしたときに分岐コネクタＣ１が設けられる位置である。
各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３についてみると、流体供給ラインＬ１では、延長ケーブル１１は流量制御装置Ｆ１に接続している。延長ケーブル１１が接続している流量制御装置Ｆ１からは、サブケーブル１１１、１１２が導出され、サブケーブル１１１はバルブＶ１１に接続し、サブケーブル１１２はバルブＶ１２に接続する。
また、サブケーブル１１２が接続しているバルブＶ１２からはサブケーブル１１３が導出され、サブケーブル１１３はバルブＶ１３に接続する。さらに、サブケーブル１１３が接続しているバルブＶ１３からはサブケーブル１１４が導出され、サブケーブル１１４はバルブＶ１４に接続する。
流体供給ラインＬ２も流体供給ラインＬ１と同様の構成によってライン外の機構と接続する。
即ち、延長ケーブル１２は流量制御装置Ｆ２に接続している。延長ケーブル１２が接続している流量制御装置Ｆ２からは、サブケーブル１２１、１２２が導出され、サブケーブル１２１はバルブＶ２１に接続し、サブケーブル１２２はバルブＶ２２に接続する。
また、サブケーブル１２２が接続しているバルブＶ２２からはサブケーブル１２３が導出され、サブケーブル１２３はバルブＶ２３に接続する。さらに、サブケーブル１２３が接続しているバルブＶ２３からはサブケーブル１２４が導出され、サブケーブル１２４はバルブＶ２４に接続する。
流体供給ラインＬ３も流体供給ラインＬ１と同様の構成によってライン外の機構と接続する。
即ち、延長ケーブル１３は流量制御装置Ｆ３に接続している。延長ケーブル１３が接続している流量制御装置Ｆ３からは、サブケーブル１３１、１３２が導出され、サブケーブル１３１はバルブＶ３１に接続し、サブケーブル１３２はバルブＶ３２に接続する。
また、サブケーブル１３２が接続しているバルブＶ３２からはサブケーブル１３３が導出され、サブケーブル１３３はバルブＶ３３に接続する。さらに、サブケーブル１３３が接続しているバルブＶ３３からはサブケーブル１３４が導出され、サブケーブル１３４はバルブＶ３４に接続する。
ここで、流体供給ラインＬ１について、延長ケーブル１１は流量制御装置Ｆ１に接続し、流量制御装置Ｆ１からはサブケーブル１１１、１１２が導出されているが、流量制御装置Ｆ１内において延長ケーブル１１とサブケーブル１１１、１１２は接続している。接続は、流量制御装置Ｆ１内に設けられた情報処理モジュールを介したものとすることもできるし、延長ケーブル１１を分岐させるものとすることもできる。
また、バルブＶ１２、Ｖ１３においても、サブケーブル１１２はサブケーブル１１３と接続し、サブケーブル１１３はサブケーブル１１４と接続している。このサブケーブル１１２、１１３、１１４の接続についても、バルブＶ１２、Ｖ１３内に設けられた情報処理モジュールを介したものとすることもできるし、サブケーブル１１２、１１３を分岐させるものとすることもできる。
いずれの接続についても、ライン外の機構とバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４が流量制御装置Ｆ１を介して通信可能に接続されると共に、電力が供給されるようになっていればよい。
なお、他の流体供給ラインＬ２、Ｌ３における接続についても同様であって、バルブＶ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４は、メインケーブル１０、延長ケーブル１２、及びサブケーブル１２１、１２２、１２３、１２４により、流量制御装置Ｆ２を介してライン外の機構と接続している。また、バルブＶ３１、Ｖ３２、Ｖ３３、Ｖ３４は、メインケーブル１０、延長ケーブル１３、及びサブケーブル１３１、１３２、１３３、１３４により、流量制御装置Ｆ３を介してライン外の機構と接続している。
駆動圧は、図６に示されるように、ライン外の機構からガスユニット１へメインチューブ２０によって供給される。
メインチューブ２０は、ガスユニット１近傍に設けられた分岐継手Ｊ１により、流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３毎に駆動圧を供給するための延長チューブ２１、２２、２３に分岐する。
各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３についてみると、流体供給ラインＬ１では、延長チューブ２１は継手Ｊ１１によって延長チューブ２１１とサブチューブ２１４に分岐する。サブチューブ２１４は流量制御装置Ｆ１に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ１に駆動圧が供給される。
延長チューブ２１１はさらに、継手Ｊ１１１によって延長チューブ２１２とサブチューブ２１５に分岐する。サブチューブ２１５はバルブＶ１１に接続しており、これによりバルブＶ１１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２１２はさらに、継手Ｊ１１２によって延長チューブ２１３とサブチューブ２１６に分岐する。サブチューブ２１６はバルブＶ１２に接続しており、これによりバルブＶ１２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２１３はさらに、継手Ｊ１１３によってサブチューブ２１７とサブチューブ２１８に分岐する。サブチューブ２１７はバルブＶ１３に接続しており、これによりバルブＶ１３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２１８はバルブＶ１４に接続しており、これによりバルブＶ１４に駆動圧が供給される。
流体供給ラインＬ２にも流体供給ラインＬ１と同様の構成によって駆動圧が供給される。
即ち、延長チューブ２２は継手Ｊ１２によって延長チューブ２２１とサブチューブ２２４に分岐する。サブチューブ２２４は流量制御装置Ｆ２に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ２に駆動圧が供給される。
延長チューブ２２１はさらに、継手Ｊ１２１によって延長チューブ２２２とサブチューブ２２５に分岐する。サブチューブ２２５はバルブＶ２１に接続しており、これによりバルブＶ２１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２２２はさらに、継手Ｊ１２２によって延長チューブ２２３とサブチューブ２２６に分岐する。サブチューブ２２６はバルブＶ２２に接続しており、これによりバルブＶ２２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２２３はさらに、継手Ｊ１２３によってサブチューブ２２７とサブチューブ２２８に分岐する。サブチューブ２２７はバルブＶ２３に接続しており、これによりバルブＶ２３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２２８はバルブＶ２４に接続しており、これによりバルブＶ２４に駆動圧が供給される。
流体供給ラインＬ３にも流体供給ラインＬ１と同様の構成によって駆動圧が供給される。
即ち、延長チューブ２３は継手Ｊ１３によって延長チューブ２３１とサブチューブ２３４に分岐する。サブチューブ２３４は流量制御装置Ｆ３に接続しており、これにより流量制御装置Ｆ３に駆動圧が供給される。
延長チューブ２３１はさらに、継手Ｊ１３１によって延長チューブ２３２とサブチューブ２３５に分岐する。サブチューブ２３５はバルブＶ３１に接続しており、これによりバルブＶ３１に駆動圧が供給される。
同様に、延長チューブ２３２はさらに、継手Ｊ１３２によって延長チューブ２３３とサブチューブ２３６に分岐する。サブチューブ２３６はバルブＶ３２に接続しており、これによりバルブＶ３２に駆動圧が供給される。
また、延長チューブ２３３はさらに、継手Ｊ１３３によってサブチューブ２３７とサブチューブ２３８に分岐する。サブチューブ２３７はバルブＶ３３に接続しており、これによりバルブＶ３３に駆動圧が供給される。また、サブチューブ２３８はバルブＶ３４に接続しており、これによりバルブＶ３４に駆動圧が供給される。
ここで、流体供給ラインＬ１について、流量制御装置Ｆ１とバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４はいずれも、継手Ｊ１１、Ｊ１１１、Ｊ１１２、Ｊ１１３、延長チューブ２１１、２１２、２１３、及びサブチューブ２１４、２１５、２１６、２１７、２１８を介して延長チューブ２１やその先のメインチューブ２０と接続しているが、これに限らず、図７に示されるように、延長チューブ２１と流量制御装置Ｆ１とを接続した上、流量制御装置Ｆ１から駆動圧を各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４に供給することもできる。この場合、流量制御装置Ｆ１内に、メインチューブ２０から供給された駆動圧を各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４に分配するための機構を設けてもよいし、流量制御装置Ｆ１内に引き込んだメインチューブを流量制御装置Ｆ１内で分岐させるようにしてもよい。
なお、流体供給ラインＬ２、Ｌ３についてもこれと同様にすることができる。
このような流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の構成によれば、電力供給や通信を行うためのケーブルがシンプルなものとなり、ノイズを低減できると共に、指示信号の伝送速度の遅延を抑制することができる。また、駆動圧を供給するチューブの内容積を小さくできるため、バルブＶや流量制御装置Ｆといった各流体制御機器の開閉速度を維持すると共に、各流体制御機器の開閉速度に誤差を生じさせないようにすることができる。その結果、流体制御機器ごとの動作のばらつきを抑えて流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の制御精度を向上させることができる。
また、このような流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において、流量制御装置Ｆは例えば、図８に示すように構成することができる。なお、図８は、流体供給ラインＬ１を構成する流量制御装置Ｆ１の構造を示しているが、他の流体供給ラインＬ２、Ｌ３夫々を構成する流量制御装置Ｆ２、Ｆ３についても同様である。
この例では、流体供給ラインＬ１において、流量制御装置Ｆ１をマスタ、複数のバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４をスレーブとしたデイジーチェーンが形成される。そしてこの場合、デイジーチェーンの状態を利用することで、個々のバルブＶや流量制御装置Ｆのみならず、ライン全体を一つの装置とみなして動作を解析するシステムを構築することができる。
まず、流量制御装置Ｆ１内の構成について言及すると、センサは、流量制御装置Ｆ１の動作情報を取得する動作情報取得機構を構成するものであって、上述したように圧力センサ、温度センサ、あるいは磁気センサ等を単独又は複数組み合わせて構成される。また、演算装置は、流量制御装置Ｆ１の流量制御を行う装置である。また、バルブＦＶは、駆動圧供給源Ｇから駆動圧の供給を受けると共に、当該駆動圧をバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４へ供給する。
情報処理モジュールは、センサや演算装置と接続されて流量制御装置Ｆ１の動作情報を収集し、当該収集した動作情報に対して所定の情報処理を実行する。さらに情報処理モジュールは、流体供給ラインＬ１を構成するバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４と通信可能に接続しており、各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４の動作情報を集約することができると共に、所定の指示信号を能動的に発して各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４を制御することもできる。
流量制御装置Ｆ１をこのように構成した場合には、同一のラインを構成する各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４を個別に識別して異常の有無を診断したり、ライン全体からみた各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４の動作を解析したりすることができる。
具体的に、流量制御装置Ｆ１による各バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４の診断は例えば、流量制御装置Ｆ１や各バルブＶの上流及び下流に圧力測定手段を設け、各バルブＶの開閉を適宜に制御して、所定位置での圧力を測定する。この圧力の測定値から、所定のバルブＶを閉じていれば検出されないはずの圧力を検出したり、所定のバルブＶを開いていれば検出されるはずの圧力を検出できなかったりすることで、バルブＶの異常を診断することができる。また、バルブＶの開閉状態の切り替えに応じた所定位置での圧力降下特性を、正常な状態における圧力降下特性と対比することにより、シートリークなどのバルブＶの不具合を診断することもできる。なお、各圧力測定手段による測定値は流量制御装置Ｆの情報処理モジュールに集約されるようにするとよい。
なお、流量制御装置Ｆに異常の有無を診断させたり、動作を解析させたりするのみならず、流量制御装置Ｆに集約された各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の動作情報を、メインケーブル１０を介して外部の情報処理装置に対して送信し、当該情報処理装置において異常の有無を診断させたり、動作を解析させたりすることもできる。このように構成しても、ガスユニット１から取得した動作情報に基づいて各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の動作を解析することができる。なお、外部の情報処理装置は、ライン外の機構の一部を構成するものであってもよいし、ライン外の機構と通信可能に接続された装置であってもよい。また、当該外部の情報処理装置は所謂サーバコンピュータ等によって構成することができる。
これにより、多数の流体制御機器が密に集積したガスユニット１において、バルブＶをラインから取り外したりすることなく、個別に識別してその動作状態を診断することができる。また、流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３毎に各バルブＶが流量制御装置Ｆを介してライン外の機構と接続しているため、複数のバルブＶを配下に備える流量制御装置Ｆや、流量制御装置Ｆと通信可能に構成された情報処理装置は、複数のバルブＶ全体の動作を踏まえながら各バルブＶの動作状態を監視することができる。その結果、バルブＶや流量制御装置Ｆ毎に動作情報を解析するのみならず、ライン全体を精密に監視することが可能である。
なお、ライン全体の動作の解析が流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の精密な監視に資するのは例えば、流体供給ラインＬ１を構成する複数のバルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４について、一部のバルブＶ１３、Ｖ１４について開閉動作が実行され、残るバルブＶ１１、Ｖ１２については開閉動作が実行されない場合でも、バルブＶ１１、Ｖ１２はバルブＶ１３、Ｖ１４による開閉動作の影響を受けるためである。
そして、流体供給ラインＬ１全体の動作情報に基づけば、バルブＶ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４と接続する流量制御装置Ｆ１はある時間帯において、バルブＶ１１、Ｖ１２が開閉動作を実行していない一方で、バルブＶ１３、Ｖ１４が開閉動作を実行していることを把握することができ、バルブＶ１１、Ｖ１２の単独の動作では把握できない、バルブＶ１１、Ｖ１２の状態を精密に解析することができる。
また、このようなライン全体の動作情報の解析結果は例えば、データマイニングを行って流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の異常の有無の判別や異常の予期等に利用することができる。具体的には、ライン全体でのバルブＶや流量制御装置Ｆの動作時間、所定のバルブＶが実際に開閉動作を行った回数と他のバルブＶの開閉動作の影響を受けた時間などを把握することができることから、ライン全体での動作時間に基づいてメンテナンスや部品交換の時期を判定したり、同一ライン上のバルブＶ毎の開閉速度を比較して異常を検知したりすることができる。
なお、上述した流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、図９〜図１１に示すガスユニット２を構成することもできる。
ガスユニット１と異なり、ガスユニット２を構成する流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は夫々、別個にライン外の機構と接続されている。
即ち、ガスユニット２と電力の供給及びライン外との通信は、図１０に示されるように、ライン外の機構と流体供給ラインＬ１とを接続するメインケーブル１０ａ、ライン外の機構と流体供給ラインＬ２とを接続するメインケーブル１０ｂ、ライン外の機構と流体供給ラインＬ３とを接続するメインケーブル１０ｃによって可能となっている。
なお、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において、流量制御装置ＦからバルブＶへの接続はガスユニット１と同様である。
また、駆動圧は図１１に示されるように、ライン外の機構からガスユニット２へ、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３毎にメインチューブ２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって供給される。
なお、各流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において、継手Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ１３から流量制御装置ＦやバルブＶへの接続はガスユニット１と同様である。
なお、上述の本実施形態に係る流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３において好適に用いられるバルブＶを図１２に示す。
バルブＶは、バルブ本体３とバルブ本体３に連結された駆動圧制御装置４とを備える。
バルブ本体３は、例えばダイヤフラムバルブなど、流体制御装置のガスラインで使用されるバルブであって、少なくとも外部から供給される駆動圧を内部に導入するための駆動圧導入口３ａを備えている。
駆動圧制御装置４は、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに連結されており、ライン外の駆動圧供給源Ｇから供給される駆動圧をバルブ本体３に供給する。
駆動圧制御装置４には、ライン外の駆動圧供給源Ｇからバルブ本体３に駆動圧を導入する導入路として、駆動圧導入路４３１、４３２、４３３を備えている。駆動圧導入路４３１はライン外の駆動圧供給源Ｇに接続している。駆動圧導入路４３２は、自動弁４１１及び自動弁４１２を介して、駆動圧導入路４３１と駆動圧導入路４３３を連結している。駆動圧導入路４３３は、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに連結している。
また、駆動圧制御装置４には、駆動圧導入路４３１を開閉するN.C.（ノーマルクローズ：常時閉）の自動弁４１１と、自動弁４１１と連動して駆動圧導入路４３３を開閉すると共に、駆動圧導入路４３３から駆動圧を装置外Ａへ排気する排気通路４４を開閉するN.O.（ノーマルオープン：常時開）の自動弁４１２とが設けられている。
自動弁４１１、４１２は夫々、弁駆動部４２１、４２２によって開閉させられる。弁駆動部４２１、４２２は、電源供給源E及び指示信号発信源Ｑから配線４５を介して電源の供給と共に動作を指示する指示信号を受け、指示信号に基づいた動作を実行する。
なお、自動弁４１１、４１２はいずれも、通常の電磁弁やエアー作動型電磁弁、あるいは電気弁など、各種の弁によって構成することができる。
この駆動圧制御装置４は、自動弁４１１、４１２、弁駆動部４２１、４２２、駆動圧導入路４３１、４３２、４３３等が中空のキャップ状のケーシング４０で覆われており、バルブ本体３にケーシング４０を被せるようにして、バルブ本体３と一体化させられている。
なお、バルブ本体３とケーシング４０は適宜、ネジ止めや接着剤による接着等の手段によって一体化させることができる。
このような構成からなる駆動圧制御装置４では、自動弁４１１、４１２の開閉状態にかかわらず、ライン外の駆動圧供給源Ｇから供給される駆動圧が常に駆動圧導入路４３１を介して自動弁４１１のところまで供給されている。
駆動圧制御装置４の開閉動作について説明すると、まず自動弁４１１が弁駆動部４２１によって開弁させられると、自動弁４１１まで供給されていた駆動圧は駆動圧導入路４３２を介して自動弁４１２へ導出される。また、自動弁４１２は自動弁４１１と連動しており、自動弁４１１の開弁に伴って閉弁して排気通路４４が閉じ、駆動圧導入路４３３を介してバルブ本体３へ駆動圧が供給される。
一方、自動弁４１１が弁駆動部４２１によって閉弁させられると、駆動圧供給源Ｇから供給される駆動圧は自動弁４１１によって遮られる。また、自動弁４１１に連動する自動弁４１２は開弁し、排気通路４４が開かれてバルブ本体３内の駆動圧が排気される。
このようなバルブＶによれば、駆動圧制御装置４とバルブ本体３とが一体的に連結していることから、バルブＶに接続する配線をシンプルにすることができる。
また、常にバルブ本体３と一体的に連結された駆動圧制御装置４の自動弁４１１のところまで駆動圧が供給されており、バルブ本体３の駆動圧導入口３ａに近いところで駆動圧が一定圧力に高められた状態が維持される。その結果、バルブ本体３は開閉の際、駆動圧の圧力変化を受けにくく、開閉速度を一定に保つことができ、ひいては材料ガスの制御の精度を向上させることができる。
なお、上述したバルブＶは、バルブ本体３に駆動圧制御装置４を連結させた構造としたが、これに限らず、バルブ本体３内に駆動圧制御装置４を内蔵させるための空間を確保し、当該空間に駆動圧制御装置４を内蔵させることもできる。
なお、上述の本実施形態について、ガスユニット１、２はいずれも、３つの流体供給ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３によって構成されるものとしたが、本発明の適用がラインの数によって制限されることはない。
また、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されることはなく、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲において、構成、手段、あるいは機能の変更や追加等が種々、可能である。
１、２ ガスユニット
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ メインケーブル
１０１、１０２ 分岐ケーブル
１１、１２、１３ 延長ケーブル
１１１、１１２、１１３、１１４ サブケーブル
１２１、１２２、１２３、１２４ サブケーブル
１３１、１３２、１３３、１３４ サブケーブル
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ メインチューブ
２１、２２、２３ 延長チューブ
２１１、２１２、２１３ 延長チューブ
２１４、２１５、２１６、２１７、２１８ サブチューブ
２２１、２２２、２２３ 延長チューブ
２２４、２２５、２２６、２２７、２２８ サブチューブ
２３１、２３２、２３３ 延長チューブ
２３４、２３５、２３６、３２７、２３８ サブチューブ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 流体供給ライン
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 分岐コネクタ
Ｆ（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３） 流量制御装置
Ｊ１ 分岐継手
Ｊ１１、Ｊ１１１、Ｊ１１２、Ｊ１１３ 継手
Ｊ１２、Ｊ１２１、Ｊ１２２、Ｊ１２３ 継手
Ｊ１３、Ｊ１３１、Ｊ１３２、Ｊ１３３ 継手
Ｖ（Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜２４、Ｖ３１〜３４） バルブ

Claims (10)

  1. 流体密に連通する複数の流体制御機器からなる流体供給ラインであって、
    前記流体供給ライン外の機構と、前記流体供給ライン上の所定の流体制御機器とを接続する第一の接続手段と、
    前記流体供給ラインにおいて前記第一の接続手段から分岐し、他の流体制御機器に接続する第二の接続手段と、を有する、
    流体供給ライン。
  2. 前記第一の接続手段及び前記第二の接続手段が、前記流体供給ライン外の機構から前記流体制御機器の駆動に用いる駆動流体を供給する駆動圧供給路である、
    請求項１の流体供給ライン。
  3. 前記第一の接続手段及び前記第二の接続手段が、前記流体供給ライン外の機構と前記流体制御機器とを通信可能にする電気配線である、
    請求項１の流体供給ライン。
  4. 前記流体供給ラインは複数、並設されてガスユニットを構成しており、
    前記第一の接続手段は、前記ガスユニット近傍において複数の前記流体供給ライン毎に分岐し、前記複数の流体供給ライン上の所定の流体制御機器毎に接続する、
    請求項１乃至３いずれかの項に記載の流体供給ライン。
  5. 前記所定の流体制御機器は、流量レンジ可変型流量制御装置であって、
    前記流量レンジ可変型流量制御装置は、
    流量制御装置の流量検出部への流体通路として少なくとも小流量用と大流量用の流体通路を設け、
    前記小流量用流体通路を通して小流量域の流体を流量検出部へ流通させると共に、駆動圧の供給有無に応じて流量制御部の検出レベルを小流量域の検出に適した検出レベルに切換えし、また、前記大流量用流体通路を通して大流量域の流体を前記流量検出部へ流通させると共に、駆動圧の供給有無に応じて流量制御部の検出レベルを大流量域の流量の検出に適した検出レベルに切換えすることにより、大流量域と小流量域の流体を夫々切り換えて流量制御する、
    請求項１乃至４いずれかの項に記載の流体供給ライン。
  6. 前記流量レンジ可変型流量制御装置に供給された駆動圧が、前記流量レンジ可変型流量制御装置を通じて他の流体制御機器に供給される、
    請求項５記載の流体供給ライン。
  7. 前記所定の流体制御機器は、差圧式流量制御装置であって、
    前記差圧式流量制御装置は、
    バルブ駆動部を備えたコントロールバルブ部と、
    前記コントロールバルブの下流側に設けられたオリフィスと、
    前記オリフィスの上流側の流体圧力の検出器と、
    前記オリフィスの下流側の流体圧力の検出器と、
    前記オリフィスの上流側の流体温度の検出器と、
    前記各検出器からの検出圧力及び検出温度を用いて流体流量を演算すると共に、演算流量と設定流量との差を演算する流量比較回路を備えた制御演算回路と、を有する、
    請求項１乃至４いずれかの項に記載の流体供給ライン。
  8. 前記複数の流体制御機器には、前記流体制御機器の動作情報を取得する動作情報取得機構が取り付けられている、
    請求項１乃至７いずれかの項に記載の流体供給ライン。
  9. 前記流体供給ラインは、ライン外の情報処理装置と通信可能に構成されており、
    前記所定の流体制御機器は、同一のラインを構成する他の流体制御装置の動作情報を集約し、集約された動作情報を前記情報処理装置に対して送信する送信手段、を有する、
    請求項８記載の流体供給ライン。
  10. 前記請求項９記載の流体供給ラインを有する動作解析システムであって、
    前記情報処理装置は、前記集約された動作情報に基づき、ライン全体の動作から各流体制御機器の動作又は状態を解析する、
    動作解析システム。

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