TW201305765A - 附帶監測器壓力式流量控制裝置與使用該流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法及監測流量異常時之處置方法 - Google Patents

附帶監測器壓力式流量控制裝置與使用該流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法及監測流量異常時之處置方法 Download PDF

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Abstract

[發明課題]以附加有可使利用節流口之壓力式流量控制裝置所保持之優異流量控制特性充分活用的簡單構成，就能夠容易並且正確又適宜地實時監測控制流體之實際流量的同時，根據流量自我診斷的結果正確判斷附帶監測器壓力式流量控制裝置本身的異常，於監測流量異常時能夠迅速執行適當的處理。[解決手段]附帶監測器壓力式流量控制裝置，是由下述構件構成：流體的入口側通道(8)；連接在入口側通道(8)下游側之壓力式流量控制部(1a)構成用的控制閥(3)；連接在控制閥(3)下游側的熱式流量感測器(2)；設置在連通於熱式流量感測器(2)下游側之流體通道(10)途中的節流口(6)；設置在上述控制閥(3)和節流口(6)之間之流體通道(10)附近的溫度感測器(4)；設置在上述控制閥(3)和節流口(6)之間之流體通道(10)的壓力感測器(5)；連通於上述節流口(6)的出口側通道(9)；及由壓力式流量運算控制部(7a)和流量感測控制部(7b)所構成的控制部(7)，該壓力式流量運算控制部(7a)輸入有來自於上述壓力感測器(5)的壓力訊號及來自於溫度感測器(4)的溫度訊號，可對流通在節流口(6)之流體的流量值(Q)進行運算並且可對閥驅動部(3a)輸出使上述控制閥(3)朝所運算之流量值和設定流量值的差值減少方向動作成開閉的控制訊號(Pd)，該流量感測控制部(7b)輸入有來自於上述熱式流量感測器(2)的流量訊號(2c)可根據該流量訊號(2c)運算顯示出流通在節流口(6)的流體流量。

Description

附帶監測器壓力式流量控制裝置與使用該流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法及監測流量異常時之處置方法
本發明，是有關壓力式流量控制裝置的改良，是關於將熱式質量流量感測器有機組合在使用節流口之壓力式流量控制裝置，藉此構成為能夠實時監測動作中之壓力式流量控制裝置之控制流量的附帶監測器壓力式流量控制裝置與使用該流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法及監測流量異常時之處置方法。
先前以來半導體控制用氣體供應裝置，就廣泛利用使用節流口之壓力式流量控制裝置FCS。
該壓力式流量控制裝置FCS，如第16圖所示，由控制閥CV、溫度檢測器T、壓力檢測器P、節流口OL及運算控制部CD等構成，該運算控制部CD，由溫度修正暨流量運算電路CDa、比較電路CDb、輸出入電路CDc及輸出電路CDd等構成。
來自於上述壓力檢測器P及溫度檢測器T的檢測值是轉換成數位訊號輸入至溫度修正暨流量運算電路CDa，於此執行檢測壓力之溫度修正及流量運算之後，將流量運算值Qt輸入至比較電路CDb。此外，設定流量的輸入訊號Qs是從端子In輸入，在輸出入電路CDc轉換成數位值之後輸至比較電路CDb，於此和來自於上述溫度修正暨流量運算電路CDa的流量運算值Qt進行比較。接著，當設定 流量的輸入訊號Qs比流量運算值Qt還大時，就會對控制閥CV的驅動部輸出控制訊Pd，使控制閥CV往開放方向驅動，直到設定流量的輸入訊號Qs和流量運算值Qt之差(Qs-Qt)成為零為止往開閥方向驅動。
壓力式流量控制裝置FCS其本身雖然如上述為習知的技術，但卻具有下述優越特徵：當節流口OL之下游側壓力P2(即，處理室側的壓力P2)和節流口OL之上游側壓力P1(即，控制閥CV出口側的壓力P1)之間保持有P1/P2≧約2之關係(所謂臨界膨脹條件)時，流通在節流口OL之氣體Go的流量Q就會成為Q=K P1(但K為常數)，因此控制壓力P1就能夠高精度控制流量Q，並且控制閥CV之上游側的氣體Go其壓力即使大幅改變，但控制流量值幾乎沒有變化。
但是，先前的壓力式流量控制裝置FCS，是使用微小孔徑的節流口OL，因此節流口OL的孔徑有可能產生老化。其結果，導致壓力式流量控制裝置FCS的控制流量值和實際上流通之氣體GO的實際流量之間產生差異，為了檢測出該差異需要頻繁進行所謂的流量監測，因此就會對半導體製造裝置的運轉性或所製成之半導體的品質等造成大幅影響成為問題。
基於此，先前以來，於熱式質量流量控制裝置及壓力式流量控制裝置的領域，就以開發有能夠實時簡單監測流量控制是否有適當執行的流量控制裝置。例如：第17圖及第18圖為其一例，該質量流量控制裝置(Mass flow controller)20，是由流路23，和，上游側壓力的第1壓力感測器27a，和，開閉控制閥24，和，設置在開閉控制閥24下游側的熱式質量流量感測器25，和，設置在熱式質量流量感測器25下游側的第2壓力感測器27b，和，設置在第2壓力感測器27b下游側的節流部(音速噴嘴)26，和，運算控制部28a，及，輸出入電路28b等構成。
上述熱式質量流量感測器25具有：插入在流路23內的整流體25a；從該流路23僅分岐出F/A之流量的分岐流路25b；及設置在分岐流路25b的感測器本體25c，構成為可輸出總流量F顯示用的流量訊號Sf。
此外，節流部26，是一種音速噴嘴，當其一次側和二次側的壓力差為指定值以上時就會噴出對應該一次側壓力之流量的流體。另，於第17圖及第18圖中，Spa、SPb為壓力訊號，Pa、Pb為壓力，F為流量，Sf為流量訊號，Cp為閥開度控制訊號。
上述運算控制部28a，是將來自於壓力感測器27a、27b的壓力訊號Spa、Spb及來自於流量感測器25的流量控制訊號Sf回饋成閥開度控制訊號Cp輸出藉此回饋控制開閉閥24。即，對運算控制部28a是經由輸出入電路28b輸入有流量設定訊號Fs，使流動在質量流量控制裝置20之流體的流量F調整成符合流量設定訊號Fs。具體而言，運算控制部28a是利用第2壓力感測器27b的輸出(壓力訊號Spb)回饋開閉控制閥24對開閉控制閥24控制其開閉，藉此控制流動在音速噴嘴26之流體的流量 F，並且利用此時之熱式流量感測器25的輸出(流量訊號Sf)執行實際上流動之流量F的測定，確認質量流量控制裝置20的動作。
不過，於第17圖及第18圖所示之型式的質量流量控制裝置20，是在運算控制部28a組入有二種的測定方式：使用要執行流量控制之第2壓力感測器27b的壓力式流量測定，和，使用要執行流量監視之熱式流量感測器25的流量測定，因此就能夠簡單並且確實監測控制流量(設定流量Fs)的流體實際上是否流動，即控制流量和實際流量之間是否有差，能夠達到高實用性效用。
但是，該第17圖及第18圖所示的質量流量控制裝置20尚有諸多應該解決的問題。
第1問題如下述，運算控制部28a，是構成為使用兩訊號即第2壓力感測器27b的輸出Spb和熱式流量感測器25的流量輸出Sf對開閉控制閥24進行開閉控制，並且使用第一壓力感測器27a的輸出Spa對熱式流量感測器25的流量輸出Sf進行修正，其結論是使用三個訊號即第一壓力感測器27a和第2壓力感測器27b的二個壓力訊號及來自於熱式流量感測器25的流量訊號執行開閉控制閥24的開閉控制。
因此，不僅造成運算控制部28a的構成變複雜，反而還會造成壓力式流量控制裝置FCS其穩定之流量控制特性及優越之高回應性的降低問題。
第2問題，是在於對開閉控制閥24之熱式流量感測 器25的安裝位置會改變，即，第17圖和第18圖的質量流控制裝置20中，開閉控制閥24開閉時之熱式流量感測器25的回應性，和，機器本體內的氣體置換性及真空吸引特性會大幅改變，並且有難以實現質量流控制裝置20小型化的問題。
此外，所謂流量控制裝置，例如第31圖所示是廣泛利用在半導體製造設備的氣體供應裝置等，於流量控制裝置D的上游側，是以並列狀連接有清洗氣體供應系B和處理氣體供應系A，並且於流量控制裝置D的下游側連接有處理氣體使用系C。
再加上，於上述各氣體供應系A、B及氣體使用系C是於各流路途中分別設有V1、V2及V3。
另，針對該第31圖所示的流體供應系，一般是定期性檢查閥V1、V2及V3的動作狀況等，該檢查作業，為了要讓所需的處理氣體通過處理氣體使用系C穩定供應至指定處是不可欠缺的作業。因此，上述閥V1、V2及V3的檢查(以下稱檢查)，通常是進行各閥之動作狀態(包括閥致動器的動作)的檢查和各閥的閥座泄漏檢查。
但是，於處理氣體使用系C之閥V3及流量控制裝置D之上游側的閥V1、V2之閥座泄漏檢查時，需要從管路拆下各閥V1、V2、V3，使用另外設置的測試裝置檢查各閥V1、V2、V3，因此對於各閥V1、V2、V3的閥座泄漏檢查就會有需要諸多作業和時間的問題。
上述之各閥相關之檢查上的問題對於附帶監測器壓力 式流量控制裝置也是相同，當由流量自我診斷機構檢測出監測流量異常時，通常是必須從配管路一旦拆下附帶監測器壓力式流量控制裝置進行其檢查，因此就會有需要諸多作業和時間的問題。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第4137666號公報
[專利文獻2]日本特開2007-95042號公報
本申請發明，是可解決第17圖及第18圖所示之日本特許第4137666號公報中使用音速噴嘴之質量流量控制裝置的上述所示問題，即，本發明可解決為了要使用第1及第2壓力感測器27a、27b的壓力訊號和熱式流量感測器25的流量訊號之2種類不同的訊號來執行開閉控制閥24的開閉控制，不僅要擔心運算控制部28a的構成會變複雜，還要擔心壓力式流量控制裝置FCS所具有之優越高回應性及穩定流量控制特性會減少，無法避免質量流量控制裝置20大型化，導致氣體置換性降低及真空吸引時間變長等問題，藉由將使用節流口的壓力式流量控制裝置FCS的流量控制部和使用熱式流量感測器的熱式流量監測部組合成一體後，再加上藉由分別獨立執行流量控制和流量監測，就可提供一種能夠充分活用壓力式流量控制裝置 的優越流量特性，並且能夠實時執行熱式流量感測器的流量監測，又能夠使運算控制部簡素化及機器本體部大幅小型化進而使氣體置換性提昇的附帶監測器壓力式流量控制裝置。
此外，本申請發明，是可解決設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側及下游側之閥的閥座泄漏檢查時必須從管路拆下各閥，對於閥座泄漏檢查等需要諸多時間和作業的問題，和，即使是由設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷機構檢測出監測流量異常時，但卻無法迅速掌握異常產生的原因執行必要的對策例如是否需要更換附帶監測器壓力式流量控制裝置本身之處置等的問題，提供一種能夠簡單、迅速執行閥類之閥座泄漏檢查等，並且在監測流量異常時能夠迅速採取正確對策之使用該附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法及監測流量異常時之處置方法。
本申請發明者等，首先是以使用節流口之壓力式流量控制裝置為基礎，為了實時執行該壓力式流量控制裝置的流量監測就構想出第6圖及第7圖之點線框內之二種構成的使用節流口之附帶監測器壓力式流量控制裝置。
於第6圖及第7圖中，1為附帶監測器壓力式流量控制裝置，2為熱式流量感測器，3為控制閥，4為溫度感測器，5為壓力感測器，6為節流口，7為控制部，8為入 口側流路，9為出口側流路，10為機器本體內的流體通道。第6圖之熱式流量感測器2和控制閥3的安裝位置對換後就構成為第7圖的附帶監測器壓力式流量控制裝置。
另，流量控制方式其採用該使用節流口之壓力式流量控制裝置的理由，是基於其流量控制特性良好及目前為止使用實績較多等。
此外，以熱式流量感測器2為流量監測用感測器其主要的理由，是基於其做為流量及感測器的使用實績和做為流量感測器時的優良特性，此外，針對實時測定之容易性和氣體種類之改變的應對性、流量測定精度、使用實績等，經檢討的結果熱式流量感測器2比其他的流量測定感測器還高。再加上，熱式流量感測器2組裝在使用節流口之壓力式流量控制裝置的機器本體內的流體通路10成一體性構成時，是能夠容易執行流量監測並且容易實現附帶監測器壓力式流量控制裝置的小型化。
即，上述第6圖及第7圖所示之構成的使用節流口之附帶監測器壓力式流量控制裝置1，是壓力控制式的流量控制器，具備有下述等特徵：不受供應壓力變動的影響；利用節流口上游側的壓力下降特性就能夠檢測出節流口異常；以機器本體所內藏的壓力感測器就能夠執行供應壓力的監測；及以熱感測器就能夠連續監視流量。
另一方面，問題點首先第1可以想到的是供應壓力之變化造成的熱式流量感測器之輸出的變動。即，供應壓力的變化會造成熱式流量感測器的輸出變動，因此供應壓力 變化時就有可能會產生其與控制流量的誤差。基於此，就需要延遲熱式流量感測器的回應性等應對藉此緩和供應壓變化造成的輸出變動。
第2問題點是在於零點調整時的條件。一般零點調整，對於壓力感測器是在真空吸引的狀態下實施，此外，對於流量感測器是在密封狀態下實施。因此，需要確保於正確的環境條件下實施零點調整。
第3問題，是在於熱式流量感測器的熱虹吸現象。即，是需要根據熱式流量感測器的搭載，事先決定好設置方向，其結果，是需要與氣體箱的設計並行檢討附帶監測器壓力式流量控制裝置的設置方向。
第4問題，是在於實際氣體流量的校正。一般針對流量的測定，即使為同一流量但氣體種類的不同還是會導致熱式流量感測器的輸出值不同。其結果，於該附帶監測器壓力式流量控制裝置的使用現場就需要附加有能夠自動運算熱式流量感測器之換算系數(CF值)的系統。
第5問題，是在於控制流量異常時的應對。現在的壓力式流量控制裝置，是在顯示器上顯示警訊及控制流量的誤差等，但壓力式流量控制裝置和熱視流量控感測器的與監測流量的輸出差超過指定臨界值時，就需要有判斷異常的系統。
於是，本申請發明者等，首先就針對第6圖及第7圖之各附帶監測器壓力式流量控制裝置1，對於新組入的熱式流量感測器2實施了其各種特性的評估測試。
即，如第6圖及第7圖所示，將由N2容器形成的流體供應源11、壓力調整器12、清洗閥13、輸入側壓力感測器14連接於入口側流路8，並且將數據記錄器(NR500)15連接於控制部7，再加上，又利用真空泵浦16對出口側流路9進行真空吸引藉此構成特性評估系，使用該特性評估系對熱式流量感測器2的步驟回應特性、監測流量精度、供應壓變動特性、重復再現性進行了評估。
上述步驟回應特性，是評估熱式流量感測器的輸出對指定流量設定之步驟輸入的回應性，對設定流量從100%(全刻度)F.S.=1000(sccm)根據步驟變化成20%、50%、100%時的輸出回應進行了評估。第8圖、第9圖及第10圖是表示設定流量20%、50%、100%時數據記錄器15之壓力式流量控制裝置1的流設定輸入A1及此時之流量輸出A2，和，熱式流量感測器輸出B1(第6圖形態)、熱式流量感測器輸出B2(第7圖形態)的測定結果。
從第8圖至第10圖也可清楚確認出熱式流量感測器2的輸出從設定開始約在4sec以內就收斂成設定輸出的±2%。
上述監測流量精度，是指從各流量設定將設定值以S.P.單位錯開時所測定評估之熱式流量輸出的變化量，誤差設定條件為-0.5% S.P.、-1.0% S.P.、-2.0% S.P.及-3.0% S.P.。
從第11圖至第12圖也可清楚得知熱式流量感測器2的監測流量精度是根據流量設定以S.P.單位逐漸形成改變。
上述供應壓變特性，是表示在一定流量控制時供應壓有所變動時之熱式流量感測器輸出的變動狀態，以流量設定為50%並且以供應壓的變動條件為50kPaG進行了測定。
第13圖是表示上述測定結果，從該結果可清楚得知：當將熱式流量感測器2設定在控制閥3的上游側(一次側)時(第6圖形態)，供應壓變動造成之熱式流量感測器2的流量輸出的變化是遠超過±0.5%F.S./div的範圍，但當將熱式流量感測器2設定置在控制閥3的下游側(二次側)時(第7圖形態)，其流量輸出的變化就會在±0.5%F.S./div的範圍內，即難以受到氣體供應壓變動的影響。
上述重復再現性，是指將流量設定為20%及100%從0%至設定流量為止重復進行輸入，藉此測定出熱式流量感測器輸出B1、B2的再現性。
從第14圖至第15圖也可清楚得知熱式流量感測器輸出的重復再現性是在±1%F.S.及0.2% F.S.的範圍內，顯示其有規則之正確的再現性。
另，第6圖及第7圖中所使用的熱式流量感測器2為搭載在股份公司FUJIKIN製之FCS-T1000系列的感測器，是廣泛做為所謂熱式質量流量控制裝置(Mass flow controller)的熱式流量感測器使用。
根據以第6圖及第7圖為基礎對上述熱式流量感測器2進行各評估測試(即步驟回應特性、監測流量精度特性、供應壓變動特性及重復再現性)的結果，本申請發明者等發現：熱式流量感測器2的安裝位置以步驟回應特性、監測流量精度特性及重復再現性的觀點為考量時，其設置在控制閥3的上游側(一次側)或下游側(二次側)該兩者之間並沒有所謂優劣的差別，但以供應壓變動特性的觀點為考量時，熱式流量感測器2就以設置在壓力式流量控制裝置之控制閥3的下游側(二次側)為佳，即以第7圖形態的構成為佳。
此外，本申請發明者等，又發現當將熱式流量感測器2設置在控制閥3的下游側(二次側)時，控制閥3和節流口6間的內容積會變大，導致氣體的置換性降低，若採用小流量型的壓力式流量控制裝置則壓力下降特性會變慢(即，排氣特性變差)，該等狀況都會成為問題。
本申請發明，是本申請發明者等以上述各評估測試結果為依據所創作的發明，申請專利範圍第1項的發明，是以下述構成要件為發明的必須構成要件：流體的入口側通道8；連接在入口側通道8下游側之壓力式流量控制部1a構成用的控制閥3；連接在控制閥3下游側的熱式流量感測器2；設置在連通於熱式流量感測器2下游側之流體通道10途中的節流口6；設置在上述控制閥3和節流口6之間之流體通道10附近的溫度感測器4；設置在上述控 制閥3和節流口6之間之流體通道10的壓力感測器5；連通於上述節流口6的出口側通道9；輸入有來自於上述壓力感測器5的壓力訊號及來自於溫度感測器4的溫度訊號，可對流通在節流口6之流體的流量值Q進行運算並且可對閥驅動部3a輸出要使上述控制閥3朝所運算出之流量值和設定流量值的差值減少方向動作成開閉之控制訊號Pd的壓力式流量運算控制部7a；及輸入有來自於上述熱式流量感測器2的流量訊號2c可根據該流量訊號2c運算顯示出流通在節流口6之流體流量的流量感測控制部7b。
申請專利範圍第2項的發明，是於申請專利範圍第1項的發明中，將壓力感測器5設置在控制閥3的出口側和熱式流量感測器2的入口側之間。
申請專利範圍第3項的發明，是於申請專利範圍第1項或第2項的發明中，構成有警報顯示執行用的控制部7，該控制部7是在流量感測控制部7b所運算出的流體流量和壓力式流量運算控制部7a所運算出的流體流量之間的差值超過設定值時就會執行警報顯示。
申請專利範圍第4項的發明，是於申請專利範圍第1項的發明中，將控制閥3、熱式流量感測器2、節流口6、壓力感測器5、溫度感測器4、入口側通道8、出口側通道9組裝在一個機體成一體性，並且將流體通道10成一體性形成在該機體。
申請專利範圍第5項的發明，是以下述構成要件為發 明的必須構成要件：流體的入口側通道8；連接在入口側通道8下游側之壓力式流量控制部1a構成用的控制閥3；連接在控制閥3下游側的熱式流量感測器2；設置在連通於熱式流量感測器2下游側之流體通道10途中的節流口6；設置在上述控制閥3和節流口6之間之流體通道10附近的溫度感測器4；設置在上述控制閥3和節流口6之間之流體通道10的壓力感測器5；連通於上述節流口6的出口側通道9；設置在上述節流口6下游側之出口側通道9的壓力感測器17；及由壓力式流量運算控制部7a和流量感測控制部7b所構成的控制部7，該壓力式流量運算控制部7a輸入有來自於上述壓力感測器5及壓力感測器17的壓力訊號及來自於溫度感測器4的溫度訊號，可監視流通在節流口6之流體的臨界膨脹條件及對流通在節流口6之流體的流量值Q進行運算並且可對閥驅動部3a輸出要使上述控制閥3朝所運算出之流量值和設定流量值的差值減少方向動作成開閉的控制訊號Pd，該流量感測控制部7b輸入有來自於上述熱式流量感測器2的流量訊號2c可根據該流量訊號2c運算顯示出流通在節流口6的流體流量。
申請專利範圍第6項的發明，是於申請專利範圍第5項的發明中，將控制部7構成為當流通在節流口6的流體為臨界膨脹條件外時就執行警報顯示。
申請專利範圍第7項的發明，是於申請專利範圍第5項的發明中，將控制閥3、熱式流量感測器2、節流口 6、壓力感測器5、溫度感測器4、入口側通道8、出口側通道9、壓力感測器17組裝在一個機體成一體性。
申請專利範圍第8項的發明，是一種於具備著由流量之設定機構和流量及壓力之顯示機構以及或著流量自我診斷機構所構成且保有壓力感測器之附帶監測器壓力式流量控制裝置的流體供應系中使用上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之壓力的顯示值及或者使用流量自我診斷機構的診斷值對該流體供應系中設置在上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側及下游側之閥的異常進行檢測的方法，其基本構成為是將設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側的清洗氣體供應系的閥和處理氣體供應系的閥及設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置之下游側之處理氣體使用系的閥做為異常檢測對象的閥，並且將閥的開閉動作及閥座泄漏做為異常檢測的種類。
申請專利範圍第9項的發明，是於申請專利範圍第8項的發明中，將附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷機構其構成為可對初期設定的壓力下降特性和診斷時的壓力下降特性進行比對藉此診斷異常的機構，並且構成為可根據處理氣體和清洗氣體的混合氣體流入時之上述診斷值的變化檢測出處理氣體供應系或清洗氣體供應系的閥座泄漏。
申請專利範圍第10項的發明，是於具備著由流量之設定機構和流量及壓力之顯示機構以及或著流量自我診斷機構所構成且保有壓力感測器之附帶監測器壓力式流量控 制裝置的流體供應系中使用上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之壓力的顯示值及或者使用流量自我診斷機構的診斷值對該流體供應系中設置在上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側及下游側之閥的異常進行檢測的方法中，其基本構成為，是將上述附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷機構其構成為可對初期設定的壓力下降特性和診斷時的壓力下降特性進行比對藉此診斷異常的機構，並且構成為可判辨出該流量自我診斷機構之流量自我診斷時的壓力下降特性與上述初期設定的壓力下降特性比對後其形態屬於下述何種形態：診斷後即刻開始出現壓力下降遲緩，或，診斷途中開始出現壓力下降遲緩，或，診斷後即刻開始出現壓力下降迅速，或，診斷開始時的壓力未達到初期設定時的壓力，接著可根據上述所判斷之流量自我診斷時之壓力下降特性的形態判定所檢測出之異常的原因。
申請專利範圍第11項的發明，是構成為使用申請專利範圍第10項之流體供應系之異常檢測方法的發明進行流量自我診斷，在根據流量自我診斷時之壓力下降特性的形態判定所檢測出之監測流量的異常原因之後對壓力感測器的零點偏位進行確認，當確認零點為偏位時就在調整該零點之後再度進行流量自我診斷，此外，當確認上述零點沒有偏位時就對上述所判定之異常原因是否為流體供應系之異常進行判斷，當流體供應系為異常時就對流體供應系的異常進行修復，並且當流體供應系沒有異常時就判斷為 上述附帶監測器壓力式流量控制裝置本身的異常然後更換該附帶監測器壓力式流量控制裝置。
申請專利範圍第12項的發明，是構成為使用申請專利範圍第10項之流體供應系之異常檢測方法的發明進行流量自我診斷，當上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之節流口的徑變化為監測流量異常之原因時，是以監測流量為正確值進行上述附帶監測器壓力式流量控制裝置的校正。
於本申請發明中，附帶監測器壓力式流量控制裝置由壓力式流量控制部1a和熱式流量監測部1b所構成，熱式流量監測部1b的熱式流量感測器2位於壓力式流量控制部1a之控制閥3的下游側構成為有機性一體化，並且控制部7是由壓力式流量控制部1a之控制部3開閉驅動控制用的壓力式流量運算控制部7a，和，可根據來自於上述熱式流量感測器2之流量訊號對流通在節流口6之實際流體流量進行運算顯示的流量感測控制部7b在彼此獨立的狀態下構成為一體性。
其結果，以單純之構成的控制部7就能夠簡單並且正確又穩定地執行壓力式流量控制，並且還能夠以實時連續性正確執行熱式流量感測器2的流量監測。
此外，由於構成為熱式流量感測器2位於控制閥3的下游側，並且控制閥3及熱式流量感測器2等的各機器本 體為一體性組裝在一個機體，因此機器本體的內部空間容積就會大幅減少，不會造成氣體之置換性或真空吸引的特性變差。
再加上，流體供應源側的流體壓力即使有所變動，但熱式流量感測器2的輸出特性卻不會產生大幅變動，其結果針對流體供應側的壓力變動是可執行穩定的流量監測和流量控制。
於本發明中，使用組入在氣體供應系的附帶監測器壓力式流量控制裝置其本身，就可在不用從配管路拆下各閥類的狀態下極為容易並且正確檢查氣體供應系內之閥的開閉動作和閥座泄漏及附帶監測器壓力式流量控制裝置之零點等的異常。
另外，本發明中當產生閥之閥座泄漏或閥的動作異常或附帶監測器壓力式流量控制裝置之零點等的異常時，根據壓力下降特性曲線的形態就能夠正確地特定判斷出上述異常產生的原因，因此能夠有效益對機器等執行必要的補修、調整。
再加上，本發明中，當附帶監測器壓力式流量控制裝置的節流口之徑變化為監測流量異常產生之原因時，以監測流量為正確值就能夠迅速執行附帶監測器壓力式流量控制裝置的校正。
除此之外，本發明中，是可在閥座泄漏異常之檢測的同時於短時間內能夠自動運算顯示該泄漏量，因此就能夠正確並且迅速判斷機器裝置等可否繼續運轉及閥座泄漏產 生造成的影響，同時能夠正確並且容易判定附帶監測器壓力式流量控制裝置其本身是否需要更換。
[發明之最佳實施形態]
以下，根據圖面對本發明相關之附帶監測器壓力式流量控制裝置的實施形態進行說明。
第1圖為本發明相關之附帶監測器壓力式流量控制裝置1的實施形態相關的構成概要圖，附帶監測器壓力式流量控制裝置1由二個部份即壓力式流量控制部1a和熱式流量監測部1b所構成。
此外，上述壓力式流量控制部1a由控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、節流口6及控制部7構成用的壓力式流量運算控制部7a所構成。
再加上，上述熱式流量監測部1b由熱式流量感測器2和控制部7構成用的流量感測控制部7b所構成。
上述壓力式流量控制部1a，如上述其由控制閥3、溫度感測器4、壓力感測器5、節流口6及壓力式流量運算控制部7a等所構成，從輸入端子7a1輸出有流量設定訊號，此外從輸出端子7a2輸出有經由壓力式流量控制部1a所運算之流通在節流口流體的流量輸出訊號。
使用上述節流口6的壓力式流量控制部1a其本身，是屬於日本特許第3291161號等習知的技術，該技術是將臨界膨脹條件下流通在節流口6之流體的流量以其在壓力 檢測器5所檢測出的壓力為根據於壓力式流量運算控制部7a進行運算，將經由輸入端子7a1輸入的設定流量訊號和所運算出之流量訊號的差其比例的控制訊號Pd輸出至控制閥3的閥驅動部3a。
上述該壓力式流量控制部1a及其壓力式流量運算控制部7a的構成，是和第16圖所記載的構成實質上相同，因此於此就省略其詳細說明。
此外，於該壓力式流量控制部1a，理所當然是設有習知的零點調查機構及流量異常檢測機構、氣體種類轉換機構(F.F.值轉換機構)等各種附屬機構。
再加上，第1圖中8為入口側通道，9為出口側通道，10為機器本體內之流體通道。
上述附帶監測器壓力式流量控制裝置1構成用的熱式流量監測部1b，是由熱式流量感測器2和流量感測控制部7b所構成，於流量感測控制部7b是分別設有輸入端子7b1及輸出端子7b2。接著，從輸入端子7b1輸入有有要監測之流量範圍的設定訊號，從輸出端子7b2輸出有經由熱式流量感測器2所檢測出的監測流量訊號(實際流量訊號)。
此外，第1圖中雖然未加以圖示，但理所當然也可構成為對於流量感測控制部7b和壓力式流量運算控制部7a之間，是能夠適當執行上述監測流量訊號及運算流量訊號之輸出入，對該兩者相同和相異及兩者的差值大小進行監視，或者當兩者的差值超過一定值時會發出警告。
第2圖表示附帶監測器壓力式流量控制裝置1的其他例，構成為比壓力感測器5檢測控制閥3和熱式流量感測器2之間的流體壓力。另，附帶監測器壓力式流量控制裝置1的其他構成及動作是和第1圖的形態完全相同。
第3圖表示附帶監測器壓力式流量控制裝置1的又一其他例，構成為是於節流口6的下游側另設有壓力感測器17，藉此對流通在節流口6的流體是否在臨界膨脹條件下進行監視並發出警報，或者，是利用壓力感測器5和壓力感測器17的差壓達到能夠流量控制。
上述熱式流量監測部1b是由熱式流量感測器2和流量感測控制部7b所構成，第4圖及第5圖表示其構成概要。
即，如第4圖所示，熱式流量感測器2具有旁通管群2d和迂迴在該旁通管群2d的感測管2e，於該感測管2e是以一定比率流通有比旁通管群2d還少量的氣體流體。
此外，於該感測管2e捲繞有連接成直列的一對控制用電阻線R1、R4，由連接在該電阻線R1、R4的感測電路2b輸出要表示所監測之質量流量值的流量訊號2c。
上述該流量訊號2c，是導入至例如由微電腦等形成的流量感測控制部7b，根據上述流量訊號2c算出現在流動之流體的實質流量。
第5圖表示熱式流量感測器2之感測電路2b的基本構造，相對於上述電阻線R1、R4的直列連接，其2個基準電阻R2、R3的直列連接電路是連接成並列，形成橋接 電路。於該橋接電路連接有定電流源，此外，將上述電阻線R1、R4彼此的連接點和上述基準電阻R2、R3彼此的連接點連接在輸入側藉此設有差動電路，構成為可算出上述兩連接點的電位差，將該電位差以流量訊號2c輸出。
另，熱式流量感測器2及流量感測控制部7b該等本身為習知技術，因此於此省略其詳細說明。
此外，於本實施形態中，熱式流量監測部1b，是使用股份公司FUJIKIN製之FCS-T1000系列所搭載的感測器。
其次，對使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法之實施形態進行說明。
參照第1圖，附帶監測器壓力式流量控制裝置的壓力式流量控制部1a，實質上具有與第16圖所示之先前壓力式流量控制裝置FCS同等的構成，於該壓力式流量控制部1a，是設有相當於流量之設定機構的流量設有電路(省略圖示)，和，相當於壓力之顯示機構的壓力顯示機構(省略圖示)，及，顯示流量的流量輸出電路(省略圖示)等。
此外，於該壓力式流量控制部1a，是設有所謂的流量自我診斷機構(省略圖示)，如下述說明，其是構成為可對初期設定的壓力下降特性和診斷時的壓力下降特性進行比對，藉此對異常狀態進行判定並且輸出其判定結果。
再加上，於壓力式流量控制部1a，是設有供應壓不足訊號的發報機構，藉此當對控制閥3之來自於氣體供應 源的供應壓力不足導致無法供應設定流量的氣體流量時，或者，無法保持臨界膨脹條件時就會發出供應壓不足訊號。
第19圖表示使用本發明實施對象即上述附帶監測器壓力式流量控制裝置1之流體供應系的一例，該流體供應系，是由清洗氣體供應系B和處理氣體供應系A和附帶監測器壓力式流量控制裝置1和處理氣體使用系C等所構成。
此外，於該流體供應系的使用時，通常首先是從清洗氣體供應系B往管路8、附帶監測器壓力式流量控制裝置1、管路9等流動有N2或Ar等惰性氣體做為清洗氣體Go，對流體供應係內進行清洗。然後，供應處理氣體Gp取代清洗氣體Go，於附帶監測器壓力式流量控制裝置1調整成期望的流量，並且將處理氣體Gp供應至處理氣體使用系C。
另，第19圖中，V1、V2、V3為閥，一般是使用具備有流體壓驅動部或電動驅動部的自動開閉閥。
使用本發明進行檢查的閥，是上述第19圖中的閥V1、V2及V3等，該等閥V1~V3的所謂閥座泄漏和動作異常，是使用附帶監測器壓力式流量控制裝置(以下稱壓力式流量控制部1a)，於處理氣體要供應至處理室E時的供應開始之準備中或處理氣體之供應停止的準備中等執行檢查。
更詳細地說，各閥V1、V2、V3的動作異常，是使用 壓力式流量控制部1a(即壓力式流量控制裝置FCS)經由下述所示步驟進行檢查。
一、閥V1的動作異常
a.執行指定之實際氣體(處理氣體Gp)的流通，利用FCS使指定之設定流量的氣體流通。此時，FCS的流量指示值或壓力指示值(配管路8及配管路9)往0變化時，就表示閥V1的動作產生異常(不動作)。
b.對FCS流通指定的實際氣體(處理氣體Gp)，於FCS之實際氣體控制流量是否為指定流量的診斷中(以下稱實際氣體流量自我診斷時)，從FCS若發出供應壓不足的差錯訊號時，就表示閥V1的動作產生異常(不動作)。
二、閥V2的動作異常
a.以N2氣體為清洗氣體G進行流通，利用FCS使指定之設定流量的氣體流通。此時FCS的流量指示值或壓力指示值往0變化時，就表示閥V2的動作產生異常(不動作)。
b.對FCS流通N2氣體，於FCS之N2氣體控制流量是否為設定流量的診斷中(以下稱N2流量自我診斷時)，從FCS若發出供應壓不足的差錯訊號時，就表示閥V2的動作產生異常(不動作)。
三、閥V3的動作異常
a.於流通有N2或實際氣體之狀態下的N2流量自我診斷時或實際氣體流量自我診斷時，從FCS若發出流量自 我診斷差錯訊號時，就表示閥V3的動作產生異常(不動作)。
b.於配管9b等的真空吸引時，若FCS的壓力輸出顯示不下降成為零時，就表示閥V3的動作產生異常(不動作)。
c.於FCS的流量設定時，即使上述流量設定值改變成適當但FCS的壓力顯示值卻不改變時，就表示閥V3的動作產生異常(不動作)。
各閥V1、V2、V3的閥座泄漏，是使用FCS經由下述步驟進行檢查。
一、閥V1的閥座泄漏
a.於N2氣體之FCS的流量自我診斷時，若閥V1產生閥座泄漏，則N2會往實際氣體Gp側逆流使閥V1上游側的實際氣體Gp成為N2和實際氣體Gp的混合氣體。
然後，當實施FCS的實際氣體流量自我診斷時，該實際氣體流量自我診斷會以混合氣體執行流量自我診斷，使診斷值為異常值。
根據該診斷值為異常值，就可得知閥V1產生閥座泄漏。
具體而言，當實際氣體(處理氣體Gp)的流動系數F.F.>1時，診斷結果就會偏位成-側，此外當實際氣體(處理氣體Gp)的流動系數F.F.<1時，診斷結果就會偏位成+側。
另，流動系數F.F.於FCS的節流口及節流口上游側 壓力P1為相同時，其所顯示的值表示實際氣體流量為基準氣體(N2)流量的多少倍，其值是定義成F.F.=實際氣體流量/N2流量(參照日本特開2000-66732號等)。
二、閥V2的閥座泄漏
當實際氣體流量自我診斷時的診斷值為異常值時，就表示閥V2產生閥座泄漏。
其理由是，FCS之上游側配管8的實際氣體Gp內會混入有N2，於FCS會執行混合氣體之實際氣體流量自我診斷，因此診斷值就會成為異常值。
三、閥V3的閥座泄漏
FCS的流量控制完成後，將閥V3保持成閉狀態，並且將FCS的流量設定為0(使流量設定成零)。
然後，FCS的壓力指示值若下降，則表示閥V3產生閥座泄漏。
如上述所示使用FCS執行各操作，藉此針對第19圖之構成的流體供應系，使用FCS就能夠檢測出閥V1、V2、V3的動作異常及閥座泄漏。
另，於第19圖的實施形態中，是以具備有3個閥的流體供應系為本發明的應用對象，但處理氣體供應系A的數量即使為複數，或者處理氣體使用系C的數量即使為複數，理所當然都可應用本發明。
第20圖表示要檢查第19圖所示之流體供應裝置之各閥V1、V2、V3之異常時的流程圖。
另，本流程圖，針對第19圖，是以下述條件為前 提，即：一、於各閥V1、V2、V3、FCS及配管系8、9、9b等並沒有產生閥座泄漏以外的外部泄漏(例如從接頭或活門帽等泄漏)；二、各閥的驅動部為正常動作；三、FCS為正常動作；四、閥V1、V2沒有同時開放等。
首先，步驟S0是異常檢查開始。接著，於步驟S1進行閥V1開、閥V2開→閉(轉換)、閥V3閉、FCS控制閥開的操作，使N2填充在FCS的下游側配管9。
於步驟S2，是檢查FCS的壓力顯示P1，即檢查第1圖之壓力感測器1a的壓力顯示P1，藉此判斷P1的增減△P1是否為0。
當△P1不是0時，若P1為上昇時，就判斷閥V1或閥V2的任一方為異常或兩方都為異常(閥座泄漏或動作不良)，此外，若P1為減少時，就判斷閥V3為異常(閥座泄漏或動作不良)(步驟S3)。
其次，在步驟S4，是以閥V1閉、閥V2閉、閥V3開、FCS控制閥開對配管內進行真空吸引之後，進行閥V1開、閥V2閉的操作使處理氣體(實際氣體)Gp流往FCS，在步驟S5檢查FCS的壓力顯示P1。若P1為上昇時就判斷閥V1的動作為正常(步驟S7)，若P1沒有上昇時就判斷閥V1的動作為異常(步驟S6)，藉此確認閥V1的動作狀況。
然後，在步驟S8，是以閥V1閉、閥V2閉、閥V3開、FCS控制閥開對配管內進行真空吸引之後，進行閥V1閉、閥V2開的操作藉此檢查FCS的壓力顯示P1(步驟 S9)。若P1沒有上昇就判斷閥V2的動作為異常(步驟S10)，藉此確認閥V2的動作狀況。
此外，若P1為上昇就判斷閥V2的動作為正常(步驟S11)。
接著，在步驟S12，是對上述步驟S2之閥類的異常是否屬於閥V3的動作異常進行判斷。即，步驟S2之判斷為NO(閥V1、V2、V3當中有動作異常的閥)，並且閥V1及V2的動作為正常時，就判斷閥V3的動作異常(步驟S13)，此外，於步驟S2之判斷為YES時，就判斷各閥V1、V2、V3的動作為正常(步驟S14)。
其次，是執行各閥V1、V2、V3的閥座泄漏檢查。即，於步驟S15，是以閥V1閉、閥V2閉、閥V3開、FCS控制閥3開對配管內進行真空吸引之後，與步驟S1相同使閥V1閉、閥V2開→閉(轉換)、閥V3閉，藉此對FCS和閥V3間的配管9b進行加壓使FCS的壓力顯示保持成P1(保持壓力在控制閥3和閥V3之間)。
於步驟S16，是檢查上述P1的減壓，若有減壓就判斷閥V3產生閥座泄漏(步驟S17)。此外，若沒有減壓就判斷閥V3沒有閥座泄漏(步驟S18)。
其次，在步驟S19，是以閥V1閉、閥V2閉、閥V3開、FCS控制閥3開對配管內進行真空吸引之後，使閥V1閉、閥V2閉、閥V3開藉此對配管路8、9、9b進行減壓(真空吸引)後，關閉閥V3(步驟S20)。
然後在步驟S21檢查FCS的壓力顯示P1，若壓力顯示 P1沒有增壓，就在步驟S22判斷閥V1、V2沒有閥座泄漏，結束異常檢查(步驟S31)。
此外，在步驟S21若P1有增壓，就判斷閥V1或V2任一方產生閥座泄漏(步驟S23)，接著進入要判斷閥座泄漏為那一方閥的步驟。
在步驟S24，以閥V1閉、閥V2閉、閥V3開、FCS控制閥3開對配管內進行真空吸引之後，使閥V1開、閥V2閉，藉此進行附帶監測器壓力式流量控制裝置1的實際氣體流量自我診斷。即，對流通有實際氣體(處理氣體Gp)時之壓力下降特性和初期設定壓力下降特性進行比對，若兩者之間的差為容許值以下時就判斷診斷值沒有異常。此外，反之，若上述兩者之間的差為容許值以上時就判斷診斷值為異常。
於步驟S24，若診斷值沒有異常，就判斷只有閥V1產生閥座泄漏(步驟S26)。即使閥V1產生閥座泄漏，但只要閥V2沒有閥座泄漏，則流入至附帶監測器壓力式流量控制裝置1(FCS)的流體就只有處理氣體Gp，因此上述實際氣體流量自我診斷的診斷值就不會出現異常。
另一方面，於步驟S24若診斷值為異常時，就在步驟S27使閥V1閉、閥V2開，藉此進行附帶監測器壓力式流量控制裝置1(FCS)的N2流量自我診斷。即，對流通有N2氣體時之壓力下降特性和初期設定壓力下降特性進行比對，若兩者之間的差為容許值以下時就判斷診斷值沒有異常。此外，若兩者之間的差為容許值以上時就判斷診斷 值為異常。
於步驟S28，若N2流量自我診斷的診斷值沒有異常，就在步驟S29判斷只有閥V2產生閥座泄漏。其理由是，若閥V1產生閥座泄漏，則實際氣體會混入在N2內，導致FCS的流量自我診斷值出現異常。
反之，於步驟S28，若N2流量自我診斷的診斷值為異常時，就表示閥V1產生閥座泄漏，使N2和實際氣體的混合氣體流入FCS，導致上述診斷值產生異常。如此一來，於步驟S30，就判斷閥V1及V2雙方都產生閥座泄漏。
另，於第20圖之異常檢查流程圖中，其流程是於步驟S3檢測出閥V1、V2、V3的異常之後，依順序分別對各閥V1、V2、V3的動作異常和閥座泄漏異常進行檢查。但是，於步驟S3若檢測出異常時，也可構成為首先是要根據異常的變動程度來判定異常的種類屬於閥的動作異常或者屬於閥座泄漏，若判定為閥的動作異常時就實施步驟S4~步驟S13，此外，若判定為閥座泄漏異常時就實施步驟S15~步驟S30。
此外，上述動作異常的判定，是可根據步驟S3之P1的上昇率或P1的減少率加以判斷。例如P1的上昇率若較大則可判斷為閥的開閉異常，P1的上昇率若較小則可判斷為閥的閥座泄漏異常。
其次，是針對流量自我診斷時之壓力下降特性，和，流量自我診斷之結果被判斷為異常時的異常原因等的關係進行了查證。
另，所謂流量自我診斷，如上述是指進行初期設定之壓力下降特性和診斷時之壓力下降特性的比對，若兩者之差為事先所訂定之範圍外時就判斷為異常。
首先，發明者等，是構成有第19圖所示之基本性的流體供應系，以模擬性產生故障(異常)，並且對各異常時之壓力下降特性進行了調查。此外，對所獲得的壓力下降特性和其產生主要原因的關係進行解析，從該解析結果，發現壓力下降特性的形態和異常產生的原因之間存在著緊密的一定關係。即，發現只要判斷出異常產生時之壓力下降特性的形態，就能夠得知異常產生的原因。
第21圖是對流量自我診斷中模擬性產生之具體性故障的種類A(故障的特性)，和，因此產生的現象B，和，所產生之現象B直接連結的故障其概括性的原因C之間的關係進行了調查之後所彙整的關係圖。
此外，壓力下降特性的形態欄中的數值(1~4)，如下述說明其表示針對具體性故障的種類A所分別產生之壓力下降特性的形態類型。
第22圖至第28圖，是表示第21圖所示之各種具體性故障產生時之流量自我診斷的壓力下降特性，橫軸表示時間，此外縱軸表示壓力式流量控制部1a即FCS的檢測壓力。
即，第22圖中，因來自於氣體供應源側的供應壓不足，導致在100%流量保持時造成控制壓不足，使壓力下降特性的形態成為下述說明之類型4的形態。
第23(a)圖中，由於二次側(FCS的輸出側)之氣動閥V3的氣動故障導致節流口二次側壓力上昇，其結果從診斷途中開始就出現壓力下降遲緩(成為類型2的形態)。
此外，第23(b)圖中，由於泄漏氣體從節流口二次側的外部流往二次側導致節流口二次側壓力上昇，因此壓力下降特性的形態就成為和上述第23(a)圖形態相同之類型2的形態。
第24(a)圖中，由於流動系數(F.F.)大的氣體流入壓力式控制部1a即FCS的一次側，導致氣體容易從節流機構(節流口)排出，其結果壓力下降特性的壓力下降就迅速(類型3的形態)。
反之，第24(b)圖中，由於流動系數(F.F.)小的氣體流入FCS的一次側，導致氣體難以從節流機構(節流口)排出，因此壓力下降特性的壓力下降就變慢(類型1的形態)。另，以下的記述中，對於節流機構是以節流口表現。
第25(a)圖中，基於節流口堵塞，導致氣體難以從節流口排出，因此壓力下降特性的壓力下降就變慢(類型1的形態)。
反之，第25(b)圖中，基於節流口擴徑，導致氣體容易從節流口排出，因此壓力下降就會迅速(類型3的形態)。
第26圖中，由於控制閥3產生閥座泄漏，導致在流 量自我診斷時氣體從控制閥3流入，因此壓力下降特性的壓力下降就變慢(類型1的形態)。
第27圖中，由於控制閥3之驅動部的傳達系產生異常，導致控制閥開閥不順暢。其結果，沒有執行氣體的供應，由於沒有氣體流動因此壓力下降特性就不會產生變化(類型4的形態)。
第28圖，是表示壓力式流量控制部1a的零點調整失靈時的形態，當零點變動至正值側時壓力下降就會遲緩，其壓力下降特性就會成為類型1的形態。
此外，當零點變動至負值側時壓力下降就會迅速，其壓力下降特性就會成為類型3的形態。
第29圖，是表示上述第22圖至第28圖所示之流量自我診斷時之壓力下降特性之類型的形態彙整圖。
即，壓力下降特性可大致區分成下述1~4的4類型的形態(模式)。
[類型1的壓力下降特性(診斷後即刻開始出現壓力下降遲緩)]
當有流動系數小的氣體混入，或，節流口附著有生成物暨垃圾堵塞，或，控制閥有垃圾卡住、生成物附著(閥座泄漏)，或，零點正側變動等故障時就會產生該類型1的壓力下降特性。
[類型2的壓力下降特性(從診斷途中開始出現壓力下降遲緩)]
當二次側閥的空氣操作機構故障，或，從外部往二次 側產生泄漏等故障時就會產生該類型2的壓力下降特性。
[類型3的壓力下降特性(診斷後即刻開始出現壓力下降迅速)]
當有流動系數大的氣體混入，或，不適當的零點輸入，或腐蝕造成孔(節流口)堵塞，或，節流口板破損，或，零點負側變動等故障時就會產生該類型3的壓力下降特性。
[類型4的壓力下降特性(於診斷時的初期未達100%流量)]
當供應壓力不足，或，一次側閥的空氣操作機構故障，或，(粗濾器)垃圾堵塞，或，控制閥驅動部的傳達系異常(控制閥故障)等狀況時就會產生該類型4的壓力下降特性。
從上述第21圖及第22圖至第29圖的記載也可明確得知，於本發明中，是對流量自我診斷時之壓力下降特性的形態應屬於上述類型1~4當中的何種類型進行了檢討，因此就能夠容易得知故障的原因及產生故障的部位，基於此就能夠迅速有效益執行氣體供應系的修補(或檢查)。
其次，當流體供應系的閥產生泄漏等，或，附帶監測器壓力式流量控制裝置1本身產生某些故障等，藉此判定出流量自我診斷時的監測流量有異常時，就可辨別出該監測流量的異常是由流體供應系的異常造成，或者，是由附帶監測器壓力式流量控制裝置1本身的異常造成，當判定 為附帶監測器壓力式流量控制裝置1的故障等為監測流量異常的原因時，就需要迅速更換附帶監測器壓力式流量控制裝置1。
因此，於本發明中，當出現監測流量異常時，首先如第30圖所示，執行附帶監測器壓力式流量控制裝置1的流量自我診斷(步驟S40)。
另，流量自我診斷方法，是與上述第20圖等所說明的方法相同。此外，該監測流量的異常，得知一般是由第1圖所示之熱式流量監測部1b的零點偏位，或，壓力式流量控制部1a的零點偏位，或，流體供應系的異常，或，附帶監測器壓力式流量控制裝置1流本身的故障等原因造成。
在上述步驟S40執行流量自我診斷，其結果在步驟S41進行診斷，若流量自我診斷結果為事先所訂定的正常範圍內就在步驟S42執行熱式流量感測器2的零點調整，然後在步驟S43再度確認監測流量輸出，接著在步驟S44若流量輸出為事先所訂定的正常範圍內就判斷為可使用，持續使用附帶監測器壓力式流量控制裝置1。
在上述步驟S41若流量自我診斷結果為設定範圍外，就在步驟S45執行流量自我診斷之監測流量異常的原因解析，藉此掌握監測流量異常的原因。
該流量自我診斷異常的主要原因解析，是根據上述第21圖至第29圖所說明的內容執行，藉此辨別異常的原因是屬於四個類型當中的那一個類型。
此外，於附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷中，根據其壓力下降特性曲線的形態判斷出流量異常的原因為節流口徑變化造成時[例如第25(a)圖的類型1及第25(b)圖的類型2之形態時]，也可構成為是以監測流量值為正確值校正附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量輸出值。
另，該附帶監測器壓力式流量控制裝置之流量輸出值的校正方法，可行的方法例如有適當選定5~10個點左右的流量檢點，利用各點之監測流量值和流量輸出值的差異進行校正等方法。
其次，首先在步驟S46檢查壓力感測器的零點是否有偏位，若壓力感測器的零點沒有偏位，就在步驟S47檢查是否屬於流體供應系的異常。
反之，在上述步驟S46判定檢查壓力感測器的零點有偏位時，就在步驟S48調整壓力感測器的零點，然後以再度處理返回步驟S40執行流量自我診斷。
在上述步驟S47對異常的原因是否屬於流體供應系的異常進行檢查，若不屬於流體供應系的異常時，就判斷該附帶監測器壓力式流量控制裝置其本身為監測流量異常的原因，即刻執行附帶監測器壓力式流量控制裝置之替換、更換的處置。
此外，在步驟S47辨別出異常的原因屬於流體供應系的異常時，就在步驟S49執行流体供應系的修補或修復，然後，將處理再度返回步驟S40執行流量自我診斷。
[產業上之可利用性]
本發明並不限於應用在半導體製造裝置用氣體供應設備，還可廣泛應用在化學產業或食品產業等之使用保有壓力感測器之附帶監測器壓力式流量控制裝置的流體供應設備。
1‧‧‧附帶監測器壓力式流量控制裝置
1a‧‧‧壓力式流量控制部
1b‧‧‧熱式流量監測部
2‧‧‧熱式流量感測器
2b‧‧‧感測電路
2d‧‧‧旁通管群
2e‧‧‧感測管
3‧‧‧控制閥
3a‧‧‧閥驅動部
4‧‧‧溫度感測器
5‧‧‧壓力感測器
6‧‧‧節流口
7‧‧‧控制部
7a‧‧‧壓力式流量運算控制部
7b‧‧‧流量感測控制部
7a1‧‧‧輸入端子
7a2‧‧‧輸出端子
7b1‧‧‧輸入端子
7b2‧‧‧輸出端子
8‧‧‧入口側通道
9‧‧‧出口側通道
10‧‧‧機器本體內的流體通道
11‧‧‧氣體供應源
12‧‧‧壓力調整器
13‧‧‧清洗閥
14‧‧‧輸入側壓力感測器
15‧‧‧數據記錄器
16‧‧‧真空泵浦
17‧‧‧壓力感測器
Pd‧‧‧控制閥的控制訊號
Pc‧‧‧流量訊號
A1‧‧‧流量設定輸入
A2‧‧‧壓力式流量控制裝置的流量輸出
B1‧‧‧熱式流量感測器輸出(第6圖熱式流量感測器為一次側時)
B2‧‧‧熱式流量感測器輸出(第7圖熱式流量感測器為二次側時)
A‧‧‧處理氣體供應系
A1‧‧‧配管
B‧‧‧清洗氣體供應系
B1‧‧‧配管
C‧‧‧處理氣體使用系
E‧‧‧處理室
FCS‧‧‧壓力式流量控制裝置
V1~V3‧‧‧閥
Go‧‧‧清洗氣體
Gp‧‧‧處理氣體
第1圖為本發明實施形態相關之利用節流口的附帶監測器壓力式流量控制裝置的構成概要圖。
第2圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置的其他例構成概要圖。
第3圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置的又一其他例構成概要圖。
第4圖為熱式流量感測器構成的說明圖。
第5圖為熱式流量感測器動作原理的說明圖。
第6圖為本申請發明者所構想之附帶監測器壓力式流量控制裝置的第1構想圖。
第7圖為本申請發明者所構想之附帶監測器壓力式流量控制裝置的第2構想圖。
第8圖為表示熱式流量感測器之步驟回應特性曲線(設定流量20%時)。
第9圖為表示熱式流量感測器之步驟回應特性曲線(設定流量50%時)。
第10圖為表示熱式流量感測器之步驟回應特性曲線(設定流量100%時)。
第11圖為表示熱式流量感測器之監測流量精度特性曲線(設定流量100%~97%時)。
第12圖為表示熱式流量感測器之監測流量精度特性曲線(設定流量20.0%~19.4%時)。
第13圖為表示熱式流量感測器之供應壓變動特性曲線(設定流量50%時)。
第14圖為表示熱式流量感測器之重復再現性特性曲線(設定流量100%時)。
第15圖為表示熱式流量感測器之重復再現性特性曲線(設定流量20%時)。
第16圖為使用節流口之壓力式流量控制裝置的構成圖。
第17圖為日本特許第4137666號之第1實施例相關的質量流量控制裝置構成說明圖。
第18圖為日本特許第4137666號之第2實施例相關的質量流量控制裝置構成說明圖。
第19圖為表示異常檢測方法相關之本發明實施所使用的流體供應系的一例方塊構成圖。
第20圖為表示本發明之流體供應系的閥其異常檢測方法的一例流程圖。
第21圖為表示流量自我診斷時之故障的種類和所產生的現象及產生原因的關係圖。
第22圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置之流量自我診斷中，供應壓不足時之壓力下降特性的代表例。
第23(a)圖為表示二次側之氣體驅動型閥的驅動機構故障時的壓力下降特性代表例，此外第23(b)圖為表示從外部往二次側有泄漏時之壓力下降特性代表例。
第24(a)圖為表示混入有流動系數大的氣體時之壓力下降特性代表例，此外第24(b)圖為表示混入有流動系數小的氣體時之壓力下降特性代表例。
第25(a)圖為表示節流口堵塞時之壓力下降特性代表例，此外第25(b)圖為表示節流口擴大時之壓力下降特性代表例。
第26圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置的控制閥產生閥座泄漏時的壓力下降特性代表例。
第27圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置的控制閥驅動部產生故障時的壓力下降特性代表例。
第28圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置之零點變動時的壓力下降特性代表例。
第29圖為表示從第21圖至第26圖為止之各壓力下降特性的形態(模式)所導出之四個壓力下降特性的類型。
第30圖為表示附帶監測器壓力式流量控制裝置之監測流量異常時的處置方法一例流程圖。
第31圖為表示半導體製造設備中具備有附帶監測器壓力式流量控制裝置的流體供應系一例方塊構成圖。
1‧‧‧附帶監測器壓力式流量控制裝置
1a‧‧‧壓力式流量控制部
1b‧‧‧熱式流量監測部
2‧‧‧熱式流量感測器
3‧‧‧控制閥
3a‧‧‧閥驅動部
4‧‧‧溫度感測器
5‧‧‧壓力感測器
6‧‧‧節流口
7a‧‧‧壓力式流量運算控制部
7b‧‧‧流量感測控制部
7a1‧‧‧輸入端子
7a2‧‧‧輸出端子
7b1‧‧‧輸入端子
7b2‧‧‧輸出端子
8‧‧‧入口側通道
9‧‧‧出口側通道
10‧‧‧機器本體內的流體通道
Pd‧‧‧控制閥的控制訊號
Pc‧‧‧流量訊號

Claims (12)

  1. 一種附帶監測器壓力式流量控制裝置，其特徵為，由下述構成要件所構成，即該等構成要件有：流體的入口側通道；連接在入口側通道下游側之壓力式流量控制部構成用的控制閥；連接在控制閥下游側的熱式流量感測器；設置在連通於熱式流量感測器下游側之流體通道途中的節流口；設置在上述控制閥和節流口之間之流體通道附近的溫度感測器；設置在上述控制閥和節流口之間之流體通道的壓力感測器；連通於上述節流口的出口側通道；由壓力式流量運算控制部和流量感測控制部所構成的控制部，該壓力式流量運算控制部輸入有來自於上述壓力感測器的壓力訊號及來自於溫度感測器的溫度訊號，可對流通在節流口之流體的流量值Q進行運算並且可對閥驅動部輸出使上述控制閥朝所運算出之流量值和設定流量值的差值減少方向動作成開閉之控制訊號Pd的壓力式流量運算控制部；及輸入有來自於上述熱式流量感測器的流量訊號可根據該流量訊號運算顯示出流通在節流口之流體流量的流量感測控制部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的附帶監測器壓力式流量控制裝置，其中，壓力感測器是設置在控制閥的出口側和熱式流量感測器的入口側之間。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載的附帶監測器壓力式流量控制裝置，其中，構成有警報顯示執行用的控制部，該控制部是在流量感測控制部所運算出的流體 流量和壓力式流量運算控制部所運算出的流體流量之間的差值超過設定值時就會執行警報顯示。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載的附帶監測器壓力式流量控制裝置，其中，控制閥、熱式流量感測器、節流口、壓力感測器、溫度感測器、入口側通道、出口側通道是組裝在一個機體成一體性，並且流體通道是成一體形成在該機體。
  5. 一種附帶監測器壓力式流量控制裝置，其特徵為，其由下述構成要件所構成，即該等構成要件有：流體的入口側通道；連接在入口側通道下游側之壓力式流量控制部構成用的控制閥；連接在控制閥下游側的熱式流量感測器；設置在連通於熱式流量感測器下游側之流體通道途中的節流口；設置在上述控制閥和節流口之間之流體通道附近的溫度感測器；設置在上述控制閥和節流口之間之流體通道的壓力感測器；連通於上述節流口的出口側通道；設置在上述節流口下游側之出口側通道的壓力感測器；及由壓力式流量運算控制部和流量感測控制部所構成的控制部，該壓力式流量運算控制部輸入有來自於上述壓力感測器及壓力感測器的壓力訊號及來自於溫度感測器的溫度訊號，可監視流通在節流口之流體的臨界膨脹條件及對流通在節流口之流體的流量值Q進行運算並且可對閥驅動部輸出使上述控制閥朝所運算出之流量值和設定流量值的差值減少方向動作成開閉的控制訊號Pd，該流量感測控制部輸入有來自於上述熱式流量感測器的流量訊號可根據該 流量訊號運算顯示出流通在節流口的流體流量。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載的附帶監測器壓力式流量控制裝置，其中，控制部是構成為當流通在節流口的流體為臨界膨脹條件之外時就執行警報顯示。
  7. 如申請專利範圍第5項所記載的附帶監測器壓力式流量控制裝置，其中，控制閥、熱式流量感測器、節流口、壓力感測器、溫度感測器、入口側通道、出口側通道、壓力感測器組裝在一個機體成一體性，並且流體通道是成一體形成在該機體。
  8. 一種使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法，其是於具備著由流量之設定機構和流量及壓力之顯示機構及或流量自我診斷機構所構成且保有壓力感測器之附帶監測器壓力式流量控制裝置的流體供應系中使用上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之壓力的顯示值及或使用流量自我診斷機構的診斷值對該流體供應系中設置在上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側及下游側之閥的異常進行檢測的方法，其特徵為，將設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側的清洗氣體供應系的閥和處理氣體供應系的閥及設置在附帶監測器壓力式流量控制裝置之下游側之處理氣體使用系的閥做為異常檢測對象的閥，並且將閥的開閉動作及閥座泄漏做為異常檢測的種類。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載的使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法，其 中，附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷機構是構成為可對初期設定的壓力下降特性和診斷時的壓力下降特性進行比對藉此診斷異常的機構，並且構成為可根據處理氣體和清洗氣體的混合氣體流入時之上述診斷值的變化檢測出處理氣體供應系或清洗氣體供應系的閥座泄漏。
  10. 一種使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測方法，其是於具備著由流量之設定機構和流量及壓力之顯示機構及或流量自我診斷機構所構成且保有壓力感測器之附帶監測器壓力式流量控制裝置的流體供應系中使用上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之壓力的顯示值及或使用流量自我診斷機構的診斷值對該流體供應系中設置在上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之上游側及下游側之閥的異常進行檢測的方法，其特徵為，上述附帶監測器壓力式流量控制裝置的流量自我診斷機構是構成為可對初期設定的壓力下降特性和診斷時的壓力下降特性進行比對藉此診斷異常的機構，並且構成為可判斷出該流量自我診斷機構之流量自我診斷時的壓力下降特性與上述初期設定的壓力下降特性比對後其形態屬於下述何種形態：診斷後即刻開始出現壓力下降遲緩，或診斷途中開始出現壓力下降遲緩，或診斷後即刻開始出現壓力下降迅速，或診斷開始時的壓力未達到初期設定時的壓力，接著可根據上述所判斷之流量自我診斷時之壓力下降特性的形態判定所檢測出之異常的原因。
  11. 一種使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體 供應系的異常檢測監測流量異常時之處置方法，其特徵為，使用申請專利範圍第10項所記載之流體供應系之異常檢測方法進行流量自我診斷，在根據流量自我診斷時之壓力下降特性的形態判定所檢測出之監測流量的異常原因之後對壓力感測器的零點偏位進行確認，當確認零點為偏位時就在調整該零點之後再度進行流量自我診斷，此外，當確認上述零點沒有偏位時就對上述所判定之異常原因是否為流體供應系之異常進行判斷，當流體供應系為異常時就對流體供應系的異常進行修復，另外，當流體供應系沒有異常時就判斷為上述附帶監測器壓力式流量控制裝置本身的異常然後更換該附帶監測器壓力式流量控制裝置。
  12. 一種使用附帶監測器壓力式流量控制裝置之流體供應系的異常檢測監測流量異常時之處置方法，其特徵為，使用申請專利範圍第10項之流體供應系之異常檢測方法進行流量自我診斷，當上述附帶監測器壓力式流量控制裝置之節流口的徑變化為監測流量異常之原因時，以監測流量為正確值進行上述附帶監測器壓力式流量控制裝置的校正。
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