TW201738680A - 壓力式流量控制裝置及流量自診斷方法 - Google Patents

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Abstract

壓力式流量控制裝置(8)，係具備節流部(2)、節流部上游的控制閥(6)、上游壓力檢測器(3)及下游壓力檢測器(4)、利用在控制閥與節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而就流量控制進行診斷的控制器(7)，於下游壓力檢測器的下游側係設置遮斷閥(9)，執行流量自診斷功能時，對控制閥與遮斷閥發出閉命令，控制器(7)，係利用關閉控制閥後的上游壓力檢測器及下游壓力檢測器的輸出而判定是否滿足既定的臨界膨脹條件，利用滿足既定的臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料而就流量控制進行診斷。

Description

壓力式流量控制裝置及流量自診斷方法
本發明，係有關使用於半導體製造設備、化工廠等之壓力式流量控制裝置，尤其有關具備流量自診斷功能的壓力式流量控制裝置及流量自診斷方法。
歷來，如示於圖1，已知一種壓力式流量控制裝置8，具備：應受控制的流體G所通過的流路1、介於流路1之間的孔口板等的節流部2、對節流部2之上游壓力P1進行檢測的上游壓力檢測器3、對節流部2的下游壓力P2進行檢測的下游壓力檢測器4、對節流部2之上游的溫度T進行檢測的溫度檢測器5、設於上游壓力檢測器3之上游的流路1的控制閥6、對控制閥6進行控制的控制器7(專利文獻1等)。於壓力式流量控制裝置8的下游，係連接遮斷閥9、處理室10、真空泵浦11。
此種壓力式流量控制裝置，係利用一種關係，亦即利用透過上游壓力檢測器3而檢測出的上游壓力(P1)、透過下游壓力檢測器4而檢測出的下游壓力(P2)、和通過節流部2的流量Q之間成立既定的關係，基於所檢測出的 上游壓力(P1)或基於上游壓力(P1)及下游壓力(P2)，而使控制器7對控制閥6進行控制從而以流量成為既定流量的方式進行控制。例如，臨界膨脹條件下，亦即滿足P1≧約2×P2的條件下係成立流量Q=K1P1(K1固定)的關係。常數K，係節流部2的孔徑為相同則固定。此外，非臨界膨脹條件下係成立流量Q=KP2 m(P1-P2)n(K係依存於流體的種類與流體溫度的比例係數，指數m、n係從實際的流量所導出之值)的關係，可利用此等流量計算式透過演算而求出流量。
然而，由於長期間的使用等使得在壓力式流量控制裝置8的節流部2發生腐蝕、阻塞等時流量會變化，故變得無法高精度地控制流量。
為此，歷來，已提出就因節流部2的孔徑的變化所致的流量變化的有無進行診斷的流量自診斷(專利文獻2、3等)。
此流量自診斷，係利用關閉控制閥6使得控制閥6與節流部2之間的壓力逐漸下降的壓力下降特性。節流部2的孔徑變化時前述壓力下降特性亦會變化，故將初始的壓力下降特性與診斷時的壓力下降特性進行比較，即可就節流部2的孔徑的變化、以及流量變化的有無進行診斷。
更具體而言，上述的流量自診斷，係包含：第1步驟，將設定流量QS保持為高設定流量QSH；第2步驟，將此高設定流量QSH切換為低設定流量QSL而保持，並測定上游壓力P1而取得壓力下降資料P(t)；第3步驟， 將以同條件在節流部2無阻塞的初始所測定的基準壓力下降資料Y(t)與壓力下降資料P(t)進行對比；和第4步驟，切換為低設定流量QSL後既定時間後的壓力下降資料P(t)從基準壓力下降資料Y(t)背離既定度以上時報知阻塞。
一般而言，基準壓力下降資料Y(t)，係在將下游抽真空的狀態下，以100%流量(滿刻度流率)一定時間，流放氮氣，流量穩定後，關閉控制閥6，對壓力下降特性進行計測而獲得。為此，於流量自診斷時，亦一般而言，與基準壓力下降資料的取得時相同的條件，亦即使高設定流量QSH為100%流量(滿刻度流率)，低設定流量QSL係設為0%流量(使控制閥6完全閉鎖)，而對壓力下降資料P(t)進行計測。
此外，壓力下降特性，係依節流部2的孔徑、從控制閥6至節流部2的流路1的內容積而改變，故依節流部2的孔徑及前述內容積，供於取得壓力下降資料P(t)用的取樣數與計測時間，被預先記憶於控制器7的記憶體M。取樣數係設定為取得期望的自診斷精度的程度的數量，例如設為50次。計測時間，係為了確保滿足臨界膨脹條件(P1≧約2×P2)的時間下的計測，設為以100%流量開始計測後成為非臨界膨脹條件的時間的足夠之前的時間。從臨界膨脹條件變化為非臨界膨脹條件的時間，係預先進行試驗從而求得。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本專利特開2004-138425號公報
〔專利文獻2〕日本專利特開2000-137528號公報
〔專利文獻3〕日本專利特開2009-265988號公報
〔專利文獻4〕日本專利特許第3890138號
〔專利文獻5〕日本專利特許第4308356號
已知：在使用於流量自診斷的壓力下降資料P(t)方面，使用滿足臨界膨脹條件時的壓力下降資料(例如，專利文獻4)。然而，於歷來的壓力式流量控制裝置，係就流量自診斷僅看上游壓力，故實際上無法判斷是否滿足臨界膨脹條件。為此，將計測時間設定為：在從上游壓力臨界膨脹條件逐漸衰減而成為非臨界膨脹條件的足夠之前，結束供於流量自診斷用的壓力下降資料的計測。其結果，可對壓力下降資料P(t)進行計測的時間被課予限制，有時難以擴大計測時間範圍。
此外，尤其於並列連接複數個壓力式流量控制裝置的氣體供應裝置，為了確保臨界膨脹條件下的計測，流量自診斷，係不得不在程序結束後，將全部的壓力式流量控制裝置的氣體供應停止而設為維護模式後進行流量自診斷，產生因維護模式的時間的損失。
於專利文獻5，係記載一種方法，對在程序中途的短 期間或者在程序結束時的壓力下降特性進行測定從而進行流量自診斷(專利文獻5的圖6、圖7等)。然而，在記載於專利文獻5的方法，係自診斷時需要將處理室側的停止閥維持打開。為此，存在如下問題：診斷程序結束為止的期間，將上游側的控制閥關閉後，殘留氣體皆被經由停止閥持續供應至處理室。此外，如上述般連接複數個壓力式流量控制裝置的情況下，在打開處理室側的停止閥的狀態下，係其他線路的氣體被供應至腔室使得下游壓力變高，其結果，恐在未滿足臨界膨脹條件的狀態下進行自診斷。
再者，本發明人得知：如上所述，測定從程序結束時開始的壓力下降特性而進行自診斷的情況下，程序結束時之上游壓力(初始壓力)可能取得各種的值，使得自診斷的精度可能降低。
所以，本發明，係主要目的在於提供具備一流量自診斷功能的壓力式流量控制裝置及其流量自診斷方法，該流量自診斷功能係如下者：可盡可能長時間確保供流量自診斷用的有效的壓力下降資料的取得時間，同時即使不設為維護模式，仍可隨著程序的結束等，在氣體的供應結束的時間點進行流量自診斷。
依本發明的實施形態下的壓力式流量控制裝置，係具備節流部、設於前述節流部之上游側的控制閥、對前述節 流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器、對前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器、和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而對流量控制進行診斷的流量自診斷功能的控制器，其中，在前述下游壓力檢測器的下游側設置遮斷閥，執行前述流量自診斷功能時，對前述控制閥與前述遮斷閥發出閉命令，前述控制器，係關閉前述控制閥，利用關閉前述控制閥後的前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器的輸出而判定是否滿足既定的臨界膨脹條件，利用在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料而就流量控制進行診斷。
於一實施形態，發出前述閉命令時，前述控制閥關閉起既定時間經過後前述遮斷閥關閉，在滿足前述既定臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料中，係包含在對前述遮斷閥發出前述閉命令後前述遮斷閥關閉前所取得的壓力下降資料、和在前述遮斷閥關閉而下游壓力上升後所取得的壓力下降資料。
於一實施形態，前述控制閥係壓電元件驅動型控制閥，前述遮斷閥係流體驅動閥，前述閉命令係對前述控制閥與前述遮斷閥同時發出。
於一實施形態，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從而獲得，基於從複數個前述壓力下降資料所獲得的既定函 數的係數、和作為前述基準壓力下降資料而預先記憶的基準係數的比較而就流量控制進行診斷。
於一實施形態，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從而獲得，基於在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所獲的樣品數，而決定與前述基準壓力下降資料的比較形態。
於一實施形態，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從而獲得，基於在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所獲的樣品數，而更新前述所預先設定的取樣頻率。
於一實施形態，進一步具備就前述節流部與前述控制閥之間的溫度進行檢測的溫度檢測器，前述控制器，係基於來自前述上游壓力檢測器、前述下游壓力檢測器、及前述溫度檢測器的輸出，而以通過前述節流部的流量成為設定流量的方式控制前述控制閥。
於一實施形態，前述既定的臨界膨脹條件，係基於流過前述節流部的氣體的種類及從前述溫度檢測器所輸出的溫度之中的至少任一者而決定。
於一實施形態，前述控制器，係基於將前述控制閥關閉時的流量或上游壓力，而修正前述壓力下降資料後與前述基準壓力下降資料進行比較。
依本發明的實施形態下的流量自診斷方法，係於壓力式流量控制裝置所進行者，該壓力式流量控制裝置具備節流部、設於前述節流部之上游側的控制閥、對前述節流部 與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器、對前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器、和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與預先記憶的基準壓力下降資料而診斷流量控制的流量自診斷功能的控制器，其中，於前述下游壓力檢測器的下游側係設置遮斷閥，包含以下步驟：在以設定流量控制而氣體的流量而流放時對前述控制閥與前述遮斷閥發出閉命令；發出前述閉命令後，基於前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器的輸出，而判定是否滿足臨界膨脹條件；滿足臨界膨脹條件的情況下，記憶滿足臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料；和將滿足前述臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料與前述基準壓力下降資料進行比較，從而進行流量控制的自診斷。
於一實施形態，發出前述閉命令時，前述控制閥關閉起既定時間經過後前述遮斷閥被關閉，將發出前述閉命令後前述遮斷閥被關閉前所取得的至少1個壓力下降資料、和前述遮斷閥被關閉後所取得的至少1個壓力下降資料，用作為滿足前述臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料。
於一實施形態，發出前述閉命令的步驟，係在連接於前述壓力式流量控制裝置的半導體製造裝置的程序結束時的氣體供應停止時執行。
於一實施形態，進行前述流量控制的自診斷的步驟，係包含將從前述壓力下降資料所求出的既定函數的係數、和作為前述基準壓力下降資料而預先記憶的基準係數進行 比較的步驟。
於一實施形態，進一步包含基於流過前述節流部的氣體的種類及溫度之中的至少任一者，而決定前述臨界膨脹條件的步驟。
依本發明的實施形態下的壓力式流量控制裝置，係具備節流部、設於前述節流部之上游側的控制閥、對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器、和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而對流量控制進行診斷的流量自診斷功能的控制器，其中，執行前述流量自診斷功能時，前述控制器，係關閉前述控制閥後利用前述上游壓力檢測器而測定上游壓力的下降從而取得前述壓力下降資料，作為前述基準壓力下降資料，使用基於作為前述控制閥停止時之上游壓力的初始上游壓力或依前述初始上游壓力而決定的作為前述控制閥停止時的流量的初始流量的基準壓力下降資料。
於一實施形態，前述基準壓力下降資料，係以ln(P(t)/P0)=- α t而界定的直線的斜率α，於此P(t)係相對於時間的壓力的函數，P0係初始壓力，t係時間。
於一實施形態，前述控制器具有以ln(P(t)/P0)=- α t而界定的直線的斜率α作為初始壓力P0的函數。
於一實施形態，進一步具備就前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器，利用前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器而判定是否滿足既定的臨界 膨脹條件，利用在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料而就流量控制進行診斷。
於一實施形態，就是否滿足前述既定的臨界膨脹條件，在結束取得前述壓力下降資料時進行判定。
依本發明的實施形態下的流量自診斷方法，係於壓力式流量控制裝置所進行者，該壓力式流量控制裝置具備節流部、設於前述節流部之上游側的控制閥、對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器、和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而診斷流量控制的流量自診斷功能的控制器，其中，包含以下步驟：關閉前述控制閥後利用前述上游壓力檢測器而測定上游壓力的下降從而取得前述壓力下降資料；和將前述壓力下降資料與基準壓力下降資料進行比較從而診斷流量控制；作為前述壓力下降資料及前述基準壓力下降資料，利用以ln(P(t)/P0)=- α t(此處P(t)係對於時間的壓力的函數，P0係初始壓力，t係時間)而界定的直線的斜率α。
依本發明之實施形態時，變得可對是否滿足臨界膨脹條件進行監控而進行流量自診斷，可最大限度確保供流量自診斷用的壓力下降資料取得時間，同時即使不設為維護模式仍可從氣體供應停止時的壓力利用壓力下降特性而進行流量自診斷。
此外，依本發明的其他實施形態時，於半導體製程、步驟的結束時等，即使上游壓力為任意的大小，仍可利用壓力下降資料而適切地進行流量自診斷。
1‧‧‧流路
2‧‧‧節流部
3‧‧‧上游壓力檢測器
4‧‧‧下游壓力檢測器
5‧‧‧溫度檢測器
6‧‧‧控制閥
7‧‧‧控制器
8‧‧‧壓力式流量控制裝置
9‧‧‧遮斷閥
10‧‧‧處理室
11‧‧‧真空泵浦
12‧‧‧警示
〔圖1〕就本發明相關的壓力式流量控制裝置進行繪示的方塊圖。
〔圖2〕(a)係就程序中的氣體供應狀態進行繪示、(b)係就程序後的氣體遮斷狀態進行繪示的示意圖。
〔圖3〕就從氣體供應狀態進行閉閥動作時的上游壓力P1及下游壓力P2的變化進行繪示的圖形。
〔圖4〕就作為遮斷閥而使用氣動閥的情況下的構成進行繪示的示意圖。
〔圖5〕(a)~(c)，係就壓縮空氣管路的長度不同的各情況下，對於控制閥及遮斷閥同時發出閉命令時的實際的壓力變動的樣子進行繪示的圖形。
〔圖6〕就基準壓力下降資料Y(t)進行繪示的圖形。
〔圖7〕將基準壓力下降資料透過函數Z(t)而對數顯示下的圖形。
〔圖8〕就依本發明的實施形態下的流量自診斷的一實施形態進行繪示的流程圖。
〔圖9〕就流量自診斷時的壓力下降資料P(t)與基 準壓力下降資料進行繪示的圖形。
〔圖10〕就將複數個壓力式流量控制裝置並聯連接之例進行繪示的方塊圖。
〔圖11〕就依本發明的實施形態下的流量自診斷的其他實施形態進行繪示的流程圖。
〔圖12〕就依示於圖11的流程圖下的流量自診斷時的壓力下降資料P(t)進行繪示的圖形。
〔圖13〕(a)及(b)，係供於說明各比較例及實施例中的自診斷程序用的圖，在上階係顯示控制閥的開閉命令(流量控制命令)，在中階係顯示遮斷閥的開閉命令，在下階係顯示上游壓力的變化。
〔圖14〕(a)及(b)，係分別顯示設定流量(初始上游壓力)分別不同的情況下的關閉控制閥後的壓力下降曲線及ln(P/P0)的斜率。
〔圖15〕就本發明的實施形態下的初始流量(對應於初始上游壓力)與基準斜率的關係進行繪示的圖形。
就本發明相關的壓力式流量控制裝置的一實施形態，在以下參照圖1~圖15進行說明。另外，包含先前技術就相同或類似的構成部分係附加相同符號。
壓力式流量控制裝置8，係例如具有如示於圖1的構成，具備：介於流路1之間的節流部2、介於節流部2之上游的流路1之間的控制閥6、在節流部2與控制閥6之 間對節流部2之上游壓力P1進行檢測的上游壓力檢測器3、對節流部2的下游壓力P2進行檢測的下游壓力檢測器4、對節流部2與控制閥6之間的溫度進行檢測的溫度檢測器5、控制器7。其中，控制器7，係不同於歷來的壓力式流量控制裝置，被構成為可在半導體製造裝置的程序結束時(往處理室的氣體供應停止時)執行自診斷功能。
壓力式流量控制裝置8的控制閥6之上游側係連接於氣體供應源，下游壓力檢測器4的下游側係經由遮斷閥9而連接於半導體製造裝置的處理室10。於處理室10係連接真空泵浦11，在氣體供應時係處理室10的內部被透過真空泵浦11而抽真空。
另外，在示於圖1的態樣，係遮斷閥9配置於壓力式流量控制裝置8的外側，惟遮斷閥9亦可內建於流量控制裝置8。遮斷閥9的開閉動作，係在本實施形態雖透過連接於控制器7的外部控制裝置(未圖示)而控制，惟於其他態樣亦可透過控制器7而控制。
壓力式流量控制裝置8的流路1，係亦可例如由設於金屬製塊的孔而形成。上游壓力檢測器3及下游壓力檢測器4，係例如可為內建矽單晶的感測器晶片與膜片者。控制閥6，係例如可為將金屬製膜閥利用壓電元件(壓電致動器)而開閉的壓電元件驅動型控制閥。
於壓力式流量控制裝置8，控制器7係基於上游壓力檢測器3、下游壓力檢測器4、及從溫度檢測器5的檢測輸出而以通過節流部2的流量成為設定流量的方式對控制 閥6進行控制。控制器7，係內建CPU、記憶體M、A/D轉換器等(圖1參照)。控制器7，係可包含以執行後述的動作的方式而構成的電腦程式，可透過硬體及軟體的組合而實現。
於半導體製程，對處理室10供應氣體時，控制器7係利用上游壓力檢測器3(及下游壓力檢測器4、溫度檢測器5等)的輸出透過演算而求出流量，同時以通過節流部2的流量成為設定流量的方式對控制閥6進行控制。透過演算而求得的流量，係可於外部控制裝置的顯示部作為流量輸出值而顯示。
氣體依設定流量而流動的狀態下，係如示於圖2(a)，控制閥6以適合於設定流量的開度而開放，且遮斷閥9被設定為開狀態。此時，上游壓力P1與下游壓力P2係維持為彼此不同的固定的狀態；具體而言，上游壓力P1係維持為對應於設定流量的控制壓力，下游壓力P2係維持為腔室內壓力(例如200torr以下的真空壓、400torr程度的減壓，或大氣壓等)。
之後，半導體製造的程序結束時，在本實施形態，係控制閥6與遮斷閥9關閉，停止往處理室10的氣體的供應。圖2(b)，係顯示使控制閥6及遮斷閥9從開狀態變化為閉狀態時的樣子。將控制閥6關閉的動作，係對控制閥6發出閉命令從而進行；具體而言，可透過使輸入至壓力式流量控制裝置8的設定流量為「0」等從而執行。此外，遮斷閥9係例如透過接收來自外部控制裝置的閉命 令從而設定為閉狀態。如此般使控制閥6與遮斷閥9被關閉後，上游壓力P1與下游壓力P2係收束為相同的平衡壓力P’。
本實施形態的壓力式流量控制裝置8，係被構成為在控制閥6及遮斷閥9往閉狀態轉移而停止氣體供應的此過程進行自診斷。在壓力式流量控制裝置8，係進行自診斷時遮斷閥9關閉，故防止在程序結束後持續對處理室10供應多餘的氣體(殘存於控制閥6與節流部2之間的氣體等)。此外，關閉遮斷閥9，從而防止由於來自其他線路的氣體供應使得下游壓力受到影響，再者亦防止往壓力式流量控制裝置8的氣體的逆流。為此，本實施形態相關的自診斷，係可於任意的氣體供應線路，在一般的程序結束時，在不對既存的半導體製程造成影響下執行。
圖3，係就將控制閥6及遮斷閥9關閉時的上游壓力P1及下游壓力P2的變化進行繪示的圖形。如示於圖3，控制閥6及遮斷閥9在時刻t1接受閉命令，之後亦被維持為閉狀態時，上游壓力P1係從氣體流通狀態的初始壓力P1i下降，下游壓力P2係從氣體流通狀態的初始壓力P2i上升。亦即，在節流部2之上游側與下游側，以差壓消解的方式產生壓力變動。並且，節流部2兩側的閥6、9的閉狀態被維持，故上游壓力P1與下游壓力P2，係隨者時間的經過往實質上相同的平衡壓力值P’收束。
於上述之上游壓力P1及下游壓力P2的壓力變動過程，在時刻t2(以下，有時稱為臨界時刻)，變得無法滿 足臨界膨脹條件。此臨界時刻t2，係因各種的理由而變化。例如，因氣體的種類使得臨界膨脹條件本身產生變化致使臨界時刻t2成為不同者。例如，相對於氬氣的情況下臨界時刻t2係達至壓力比P1/P2=2.05的時間點，氮氣的情況下則係達至壓力比P1/P2=1.89的時間點。此外，臨界時刻t2，係亦取決於初始上游壓力P1i而成為不同者。以下，於本說明書，有時將對控制閥6及遮斷閥9發出閉命令而上游壓力P1開始下降的時刻t1至到達臨界時刻t2為止的期間△t稱為臨界膨脹期間△t。
此外，依本案發明人所得之發現，得知：作為遮斷閥9使用氣動閥(AOV)的情況下，上述的臨界時刻t2及臨界膨脹期間△t因AOV的設計而大幅變動。於此，氣動閥，係廣義上為可利用空氣等的流體而進行開閉動作的各種的態樣的流體驅動閥。
圖4，係就以AOV而構成的遮斷閥9進行繪示的示意圖。遮斷閥9，係具備：包含閥體及壓縮空氣作動部的閥機構9a、連接於閥機構9a的壓縮空氣管路9b。於圖示的態樣，壓縮空氣管路9b，係經由電磁閥SV、調節器RG而連接於作為空氣源的壓縮機C，從壓縮機C往閥機構9a送入壓縮空氣從而可將閥關閉。
圖5(a)~(c)，係就示於圖4的壓縮空氣管路9b的長度不同的各情況下，對於控制閥6及遮斷閥9同時發出閉命令時的實際的壓力變動的樣子進行繪示的圖形。圖5(a)係就壓縮空氣管路9b為標準的長度的情況、圖5 (b)係就短的情況、圖5(c)係就長的情況分別進行繪示。
如示於圖5(a)，即使管材9b的長度為標準的情況下，仍由於壓縮空氣系統的響應性的低下，而使得AOV係無法瞬時閉閥。為此，即使對於控制閥6與遮斷閥9在時刻t1同時發出閉命令，實際上係控制閥6(典型下係壓電元件驅動型的膜閥)被關閉後，遮斷閥9延遲延遲時間td而關閉，下游壓力P2之上升從該時間點開始。
此外，延遲時間td，係如示於圖5(b)般管材9b的長度較短的情況下變更短，如示於圖5(c)般較長的情況下係變更長。再者，延遲時間td短時係平衡壓力P’變大，延遲時間td長時係平衡壓力P’變小。隨此，滿足臨界膨脹條件的期間△t亦因管材9b的長度而有各種的變化。
另外，依本發明人的實驗，確認：亦因使AOV動作的氣壓的大小，而使得延遲時間td產生變動。更具體而言，AOV動作壓較小時係延遲時間td變短，AOV動作壓較大時係延遲時間td變長。
如此，使用AOV作為遮斷閥9的情況下，延遲時間td因機器的設計而成為不同者，對應於此，尤其下游壓力P2的變動曲線成為完全不同者。其結果，上述的臨界時刻t2及臨界膨脹期間△t，亦可能因AOV的設計而有各種的變化。
再者，透過本案發明人的實驗而確認：相對於如上述 般將控制閥6與遮斷閥9雙方關閉的態樣，將閥關閉前的初始上游壓力(亦即設定流量)大時係臨界膨脹期間△t變較長，初始上游壓力變越小臨界膨脹期間△t變越短。此情形係表示在使用從歷來100%的流量的壓力下降特性的情況下可容易確保的自診斷期間，在半導體製程後的設定流量小的情況(例如，40%流量的情況)下恐變得無法加以確保。40%流量的情況下，相較於100%流量的情況，臨界膨脹期間△t有時成為例如一半程度。此外，本案發明人確認：臨界膨脹期間△t，係亦因壓力式流量控制裝置8的電容而變化。
從在以上所說明的理由，在本發明的實施形態，係參照上游壓力P1與下游壓力P2，而一面實際上確認是否為臨界膨脹條件下一面進行自診斷，藉此使得無關於流體供應控制系統的設計、半導體製程的內容等，而可確保對於診斷有效的最大限之上游壓力下降資料取得期間。此自診斷，係可在半導體製造中的任意的程序結束時的氣體供應停止時，容易且在不妨礙歷來的半導體製程下迅速執行。此外，變得可最大限度確保供流量自診斷用的壓力下降資料取得時間，故可使診斷的精度提升。
圖13(a)係示出在比較例方面的自診斷程序，圖13(b)係示出本發明的實施形態相關的自診斷程序。另外，於圖13(a)及(b)各者，在上階顯示控制閥的開閉命令(流量控制命令)，在中階顯示遮斷閥的開閉命令，在下階顯示上游壓力的變化。各圖形的橫軸係時間 t，皆在x%流量設定下的半導體程序結束後進行自診斷程序。
在示於圖13(a)的比較例，係x%流量設定下的半導體程序結束後，關閉控制閥及遮斷閥而停止氣體的供應，之後於另設的維護模式進行自診斷。在維護模式，係打開遮斷閥9而抽真空的狀態下，將控制閥6開為100%而使氣體流動，之後透過關閉控制閥6而予以產生上游壓力的下降。基於此時的壓力下降資料而進行在臨界膨脹期間△t內的自診斷。
另一方面，在示於圖13(b)的實施例，係x%流量設定下的半導體程序結束後，一面關閉控制閥及遮斷閥而停止氣體的供應，一面利用來自x%流量設定(任意的初始流量)之上游壓力下降資料而進行自診斷。因此，比起比較例的情況，可大幅縮短自診斷的程序，可容易在任意的半導體程序結束後執行。
另外，歷來的診斷方法係打開遮斷閥9下進行，故幾乎無須考慮下游壓力P2的變動。為此，例如從上游壓力P1推定滿足臨界膨脹條件的範圍，而在此範圍內預先設定自診斷期間較容易。此外，下游壓力P2維持為真空壓的情況下，臨界膨脹期間△t變長，故透過初始設定獲得充分的自診斷期間亦非如此困難之情事。
然而，如上述般進行將遮斷閥9關閉的動作使得下游壓力P2可各式各樣地變動時，係一面判定實際上是否滿足臨界膨脹條件一面進行自診斷，使得可使診斷結果的正 確度提升。
此外，在遮斷閥9方面，代替AOV而使用例如電磁閥的情況下，延遲時間td係幾乎消失而下游壓力P2的直升提早。如此的情況下，臨界膨脹期間△t亦變比歷來短，故一面實際上判定是否滿足臨界膨脹條件一面進行自診斷為有效。
以下，說明具體的自診斷的流程之例。
本實施形態的壓力式流量控制裝置8所具備的控制器7，係具有一流量自診斷功能，該流量自診斷功能係將控制閥6關閉後，從所測定的上游壓力P1及下游壓力P2確認是否為臨界膨脹條件下，同時就控制閥6與節流部2之間之上游壓力P1的壓力下降資料P(t)、和預先記憶的基準壓力下降資料Y(t)進行比較而診斷流量。
基準壓力下降資料Y(t)，係例如從100%設定流量切換為0%設定流量的情況下的壓力下降資料。基準壓力下降資料Y(t)，係一般情況下，在工廠出貨前預先計測，記憶於控制器7的記憶體M。
基準壓力下降資料Y(t)，係亦可為了可應對任意的流量，例如就設定流量80%、60%、40%的各者而準備，儲存複數個於記憶體M。其中不限於此，亦可作成將所測定的壓力下降資料P(t)基於設定流量而修正後，與從記憶體M所讀出的100%設定流量的基準壓力下降資料Y(t)進行比較。此外，基準壓力下降資料Y(t)，在此處雖係在工廠出貨前預先計測的正常時的壓力下降資 料，惟亦可為異常狀態時的測定資料、前次測定資料、或不取決於測定的設定資料等。
於圖6，示出基準壓力下降資料Y(t)的一例。壓力下降特性，係一般而言指數函數地衰減。於圖1從上游壓力檢測器3的檢測壓力的取樣數係20，取樣點以白○示出。
基準壓力下降資料Y(t)，係使用下述式(1)及下述式(2)的關係，透過下述式(3)而對數顯示。
於式(1)中，P0係控制閥6的閉鎖時之上游壓力，Pt係時間(t)經過後之上游壓力，S係節流部2的開口剖面積，Ct係時間(t)下的氣體比熱比，Rt係時間(t)下的氣體常數，Tt係時間(t)下的上游溫度，V係控制閥6與節流部2之間的流路的內容積，tn係從計測開始的經過時間。
於式(2)中，K係氣體的比熱比。
式(3)，係將上游壓力Pt的壓力下降的程度以對數進行表現的函數。於式(3)中，C0、R0、T0，分別係控制閥6閉鎖時的氣體比熱比、氣體常數、上游溫度，Ct、Rt、Tt係從計測開始經過時間(t)時的氣體比熱比、氣體常數、上游溫度。圖7，係就Z(t)進行繪示的對數圖。
流量自診斷，係參照圖8的流程圖，控制器7在氣體以設定流量如60%設定流量而流動的狀態下接收氣體供應的停止命令，控制器7對控制閥6發出閉命令(流量0%命令)，同時外部控制裝置對遮斷閥9發出閉命令從而開始(步驟S1)。控制器7對控制閥6發出的閉命令，係亦可為例如將流量設定為零的命令。於此程序，在本實施形態係產生上述的延遲時間td，故上游壓力P1的下降開始起既定期間經過後下游壓力P2之上升開始。
發出往控制閥6及遮斷閥9的閉命令後，就上游壓力檢測器3及下游壓力檢測器4所檢測出的上游壓力P1及下游壓力P2進行監控，判定是否滿足臨界膨脹條件(步驟S2)。具體而言，就壓力比(P1/P2)進行監控，判定是否滿足壓力比(P1/P2)≧2.05(氬氣的情況)。
滿足臨界膨脹條件的壓力比，係因氣體種類而異。例如，如氬氣的情況下係2.05、氫係1.90、氮係1.89般， 氣體種類分別具有已定的值。此外，臨界膨脹條件，係亦依上游氣體溫度而變化。為此，控制器7，係亦可構成為基於氣體的種類及上游氣體溫度之中的至少一者，而決定在自診斷時的臨界膨脹條件(步驟S2及後述的步驟S4中的條件式)。
滿足臨界膨脹條件時，進行壓力下降資料P(t)的取樣(步驟S3)。此時，以記憶於記憶體M的既定的取樣頻率f，從上游壓力檢測器3、下游壓力檢測器4及溫度檢測器5的輸出就上游壓力P1、下游壓力P2及溫度T經由A/D轉換器進行取樣。
以頻率f進行取樣使得獲得上游壓力P1的壓力下降資料P(t)，所獲得的壓力下降資料P(t)，係基於在各取樣點之上游壓力P1與下游壓力P2，而判定是否為滿足臨界膨脹條件者(步驟S4)。並且，滿足臨界膨脹條件時(步驟S4的NO)，係返回步驟3，繼續進行取樣。
無法滿足臨界膨脹條件時(步驟S4的YES)，係就迄今獲得的臨界膨脹條件下的壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)進行比較，判定兩資料的差分是否在既定範圍(S5)。將壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)進行比較時，係以相同的壓力範圍進行比較。原因在於若不以相同的壓力範圍進行比較，則無法獲得正確的比較資料。P(t)、Y(t)係可置換為Z(t)的形式而進行比較。
在步驟S5的壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資 料Y(t)的比較，係能以各種的態樣進行。例如，亦可如以上述Z(t)所示，就取除以初始壓力的基準壓力下降資料Y的對數下的資料Y’(t)=lnPr(t)/Pr0(Pr(t)及Pr0，係預先儲存於記憶體M的基準資料)、和將透過取樣而得的壓力下降資料P(t)除以初始壓力而取對數的資料P’(t)=lnP(t)/P0的差△ε(t)按取樣點各者求出，就此等差進行累積加算的結果Σ△ε(t)超過既定的基準值(閾值)時，判定為異常狀態。
於上述的比較程序，在滿足臨界膨脹條件的期間所得的壓力下降資料P(t)的樣品數，有時因上述的臨界膨脹期間△t的差異而成為不同者。例如，以初始設定利用樣品50個的差分累積(△ε(t1)+△ε(t2)+‧‧‧‧+△ε(t50))透過與閾值的比較而進行異常的判定的情況下，有時會僅取得40個滿足臨界膨脹條件的實際的樣品。此時，在本實施形態，係依樣品數n使閾值本身變化，就從40個樣品所求出的差分累積(△ε(t1)+△ε(t2)+‧‧‧‧+△ε(t40))、和對應的閾值進行比較而判定異常發生。用於比較的閾值，係亦可透過使用樣品數n而表示的計算式進行界定。將閾值界定為樣品數n的函數，使得即使滿足臨界膨脹條件的實際的樣品數n發生任何變動，仍可適切地進行比較。藉此，使得可利用在滿足臨界膨脹條件的期間所得的樣品的全部，而高精度地進行異常判定。
此外，亦可作成於透過樣品數n使比較形態(此處係 閾值)變化的態樣，利用在臨界膨脹期間內所得的最終樣品的壓力值Zn而決定閾值。最終樣品的壓力值Zn，係在上述例獲得樣品50個的情況下係P(t50)，獲得40個樣品的情況下係表示P(t40)。上述的閾值，係例如，亦可為以(n+1)×(A‧lnZn+B)的通式而表示者(此處A、B係預先決定的常數)。再者，亦可透過對於閾值的比較而判定異常發生，同時從上述的偏差量Σ△ε(t)求出節流部的剖面積變化率x。
此外，於上述程序，判明在臨界膨脹期間內可取得的樣品數n未滿既定數(例如50)時，係亦可作成更新取樣頻率f而獲得既定數的樣品。藉此，可決定該流體供應系統中的適切的取樣頻率，使得可確保充分的樣品數而高精度地進行流量控制的診斷。
再者，壓力下降資料與基準壓力下降資料的比較，係亦可就從複數個壓力下降資料所求出的既定關係式的係數、和從基準壓力下降資料所求出的預先設定的既定關係式的係數進行比較從而進行。例如，可透過從上述的Z(t)=P’(t)=lnP(t)/P0所求出的近似直線的斜率是否在既定範圍內(基準斜率範圍內)，從而判定異常。
如示於上述式(1)，將壓力下降資料除以初始壓力而取對數之值ln(P(t)/P0)，係可表示為ln(P(t)/P0)=SC(RT)1/2/V‧t。另外，S係表示開口剖面積，C係表示氣體的常數的項，R係氣體常數，T係上游氣體溫度，V係控制閥-節流部間的流路容積。於此，將 C、R、T、V假定為不取決於時間的常數時，可表示為ln(P(t)/P0)=- α t(α係常數)表，故ln(P(t)/P0)，係可界定為相對於時間t的一次函數。
為此，可將基於透過測定而獲得的ln(P(t)/P0)所決定的近似直線(例如，使用判斷為滿足臨界膨脹條件的樣品資料的全部或一部分，透過最小平方法而求出的近似直線)的斜率α、和作為基準壓力下降資料而預先儲存於記憶體M的基準斜率α0進行比較，基於該結果而進行異常的判定。當然，亦可透過在基準斜率容許範圍內(α0L~α0H)是否包含從所測定的壓力下降資料而導出的斜率α從而判斷異常的發生。
另外，上述的斜率α，係如可從式(1)得知，為對應於節流部開口剖面積S的係數，故透過斜率α而判定節流部開口剖面積S的異常屬妥當。此外，亦可透過基於溫度T修正斜率α，從而更正確地推定節流部開口剖面積S的變化。
於此，就上述的斜率α、和自診斷開始時的設定流量(半導體程序結束時的流量)的關係進行說明。圖14(a)及(b)，係就相對於各種的初始的設定流量的壓力下降特性進行繪示的圖形，(a)係示出橫軸為時間t、縱軸為上游壓力P1時的壓力下降特性，(b)係示出橫軸為時間t、縱軸為ln(P/P0)時的壓力下降特性。於圖14(a)及(b)，白圈係示出100%流量時的資料，白三角係示出60%流量時的資料，白反三角係示出20%流量時的 資料，×係示出10%流量時的資料。
如示於圖14(a)，上游壓力P1的壓力下降特性，係因設定流量的大小而成為多式各樣者。為此，按設定流量各者預先準備基準資料，或中途必須如後述般基於設定流量而修正壓力下降資料或基準資料後進行比較。
然而，如從圖14(b)得知，表示相對於時間t的ln(P/P0)的直線圖的斜率αx，係雖多少因設定流量x%的大小而不同，惟大致上顯示相同的斜率。為此，可在不設定按設定流量各者的基準斜率(α100、α60、α20、α10等)下，對於所有的設定流量將共通的基準斜率α0、斜率範圍α0L~α0H等儲存於記憶體，利用此就任意的設定流量進行流量自診斷。然而，如從圖14(b)得知，因設定流量而產生稍微的斜率的差，故當然亦可將按設定流量各者分別設定的斜率αx、作為設定流量的函數而界定的修正基準斜率αx等與測定斜率α進行比較，從而進行流量自診斷。
再者，亦可代替上述的直線斜率α，將以初始壓力P0除示於圖14(a)的上游壓力P(t)之值(P(t)/P0)所示的曲線視為例如指數衰減而透過曲線擬合等求出比例常數，將此與預先記憶的基準資料(比例常數)比較而進行診斷。
採取以上方式進行比較後，壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)的差分(上述實施例中，係差分累積Σ△ε或斜率αx與基準斜率α0的差)在既定範圍內 時，判定為在節流部2無異常，使警示12為關閉(S6)。另外，上述的基準斜率α0等的常數，亦為從基準壓力下降資料直接地求得的表示壓力下降特性的值，故在本說明書，係採取使用此等下的流量診斷亦為以壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)的比較為基礎而進行的流量診斷。
另一方面，壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)的差分在既定範圍外(或閾值以上)時，判定為在節流部2存在異常，使警示12開啟而報知異常(S7)。
將採取上述方式而獲得的壓力下降資料P(t)示於圖9。圖9，係示出於節流部2發生阻塞之例。如從圖9得知，壓力下降資料P(t)，係流量自診斷開始時的設定流量為60%，故流量自診斷開始時之上游壓力檢測器3的檢測壓力亦從比基準壓力下降資料Y(t)的開始時低的壓力值開始取樣。並且，就滿足臨界膨脹條件的壓力下降資料P(t)進行取樣，直到緊接著從臨界膨脹條件換成非臨界膨脹條件前。作成如此，而可就滿足臨界膨脹條件的壓力下降資料P(t)最大限度進行取樣，藉此，比起歷來的流量自診斷，可增加可就壓力下降資料P(t)進行取樣的時間。在歷來，係例如，在圖9的壓力Pa下停止取樣。
尤其，如上述般作為壓力下降資料利用透過ln(p(t)/p0)而界定的直線的斜率α而進行流量自診斷的情況下，即使所測定的壓力下降資料的壓力範圍與基準壓力下降資料的壓力範圍未必一致仍可進行診斷。為此，容易於任意 的設定流量，利用確定臨界膨脹條件內的取樣資料的全部、一部分等，而確保最大限的診斷時間。
另外，上述般將累積加算的偏差量Σ△ε(t)與閾值比較的態樣下，係如示於圖9般診斷時設定流量為60%流量的情況下，難以與100%流量時的基準壓力下降資料相同的時間軸進行診斷。所以，採取與基準壓力下降資料的60%流量對應壓力(例如Y(t20))之後的資料進行比較(亦即比較Y(t20)與P(t0))即可。此外，為了使診斷精度提升，排除測定資料的初始(例如P(t0)~P(t5))，可自Y(t25)與P(t5)的比較開始診斷。此情形係透過ln(p(t)/p0)與對應的基準壓力下降資料的比較進行診斷的情況下亦同。
在半導體製造裝置，係如示於例如圖10，常常複數個壓力式流量控制裝置81~85被並列連接，從個別的壓力式流量控制裝置81~85以既定流量對於處理室10供應分別的種類的氣體。處理室10係被透過真空泵浦11而抽真空。在半導體製程，係例如有時從個別的壓力式流量控制裝置81~85同時對處理室10供應不同的種類的氣體。於如此的程序，有時例如停止一個壓力式流量控制裝置81的氣體供應，繼續其他壓力式流量控制裝置82~85的氣體供應。繼續其他壓力式流量控制裝置82~85的氣體供應的期間，停止氣體供應的前述一個壓力式流量製裝置81的下游壓力係成為比真空高的壓力。即使在此種情況下，透過監控臨界膨脹條件，使得可就僅壓力式流量控制裝置81 停止氣體供應時的壓力下降資料P(t)取樣而進行流量自診斷。可不為了進行流量自診斷而設為停止全部的壓力式流量控制裝置81~85的氣體供應的維護模式。
接著，就自診斷功能的其他實施形態，一面酌情參照圖11的流程圖一面進行說明。此處係基於如示於圖10般壓力式流量控制裝置被並聯連接之例而進行說明。
於圖10之例，流量自診斷開始前，係壓力式流量控制裝置81~85個別以60%設定流量供應氣體。壓力式流量控制裝置82~85係以設定流量控制氣體的供應的狀態下，氣體停止指令被輸入至壓力式流量控制裝置81。
如示於圖11，氣體停止指令被輸入至壓力式流量控制裝置81從而開始流量自診斷(步驟S10)。被輸入氣體停止指令時控制閥6被關閉。
來自流量自診斷開始時之上游壓力檢測器3及下游壓力檢測器4之上游壓力P1及下游壓力P2被記憶於記憶體M(步驟S11)。
開始流量自診斷時，就上游壓力檢測器3及下游壓力檢測器4所檢測的上游壓力P1、下游壓力P2進行監控而判定是否滿足臨界膨脹條件(S12)。具體而言，就壓力比(P1/P2)進行監控，判定是否滿足壓力比(P1/P2)≧2.05(氬氣的情況)。
未滿足臨界膨脹條件的情況下，係將記憶於記憶體M的上游壓力P1及下游壓力P2清除而返回開始(步驟S13)。
滿足臨界膨脹條件的情況下，係將記憶於記憶體M的初始之上游壓力P1及下游壓力P2應用於基準壓力下降資料Y(t)(步驟S14)。
基於基準壓力下降資料Y(t)而演算將控制閥6關閉後至無法滿足臨界膨脹條件前的臨界膨脹時間Tm(步驟S15)。
基於臨界膨脹時間Tm而演算上游壓力檢測器3的取樣頻率fm(1秒鐘取樣之數)(步驟S16)。具體而言，將臨界膨脹時間除以既定的取樣數，從而演算取樣頻率。
以所演算的取樣頻率開始壓力下降資料P(t)的取樣(步驟S17)。
就上游壓力檢測器3及下游壓力檢測器4所檢測出的上游壓力P1與下游壓力P2進行監控而判定是否滿足臨界膨脹條件(步驟S18)。
無法滿足臨界膨脹條件時，將滿足臨界膨脹條件之期間的壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)比較，判定兩資料的差分是否在既定範圍(S19)。將壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)進行比較時，係以相同的壓力範圍進行比較。P(t)、Y(t)係可置換為Z(t)的形式而進行比較。
壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料Y(t)的差分在既定範圍內(或閾值以上)時，判定為在節流部2無異常，使警示12為關閉(步驟S20)。
另一方面，壓力下降資料P(t)與基準壓力下降資料 Y(t)的差分在既定範圍外時，判定為在節流部2存在異常，使警示12開啟而報知異常(步驟S21)。
如上所述，就取樣頻率fm，依流量自診斷開始時之上游壓力與下游壓力而自動變更，使得即使在僅短的取樣時間可計測的情況下，仍可確保壓力下降資料P(t)所需的資料數，變得可進行適切的流量自診斷。圖12，係就變更取樣頻率fm的情況下的壓力下降資料P(t)，與基準壓力下降特性y(t)一起示出的圖形。
本發明，係不限定於上述實施形態，於不脫離本發明的趣旨的範圍可進行各種的變更。例如，在上述實施形態，係雖將壓力下降資料應用於上述式(3)，惟亦能以指數函數(Y(t)=P0‧e-kt)近似。此外，例如，可將臨界膨脹時間與取樣頻率的關係，作為對於臨界膨脹時間的取樣頻率的函數而預先記憶於記憶體。
此外，為了將上游壓力檢測器與下游壓力檢測器的檢測精度維持為高，例如在上游壓力與下游壓力的收束壓力P觀察到不同的現象時，係可基於此誤差而進行上游壓力檢測器與下游壓力檢測器的校正。
(其他實施形態)
以下，說明與在程序結束後進行自診斷相關的其他實施形態。
於以下說明的形態，亦利用基準壓力下降資料Y(t)與所測定的壓力下降資料P(t)而進行自診斷，惟如示於圖 14(b)般將以ln(P(t)/P0)=- α t表示的直線的斜率α與基準斜率α0比較從而進行自診斷。然而，在本實施形態，係如上所述，利用與初始上游壓力(或初始流量)賦予對應的基準壓力下降資料(基準斜率α0)而進行自診斷。
於此，初始上游壓力或初始流量，係進行自診斷時，表示將控制閥6關閉時之上游壓力或流量，為開始壓力下降資料P(t)的取得時之上游壓力或流量。亦即，對應於屬如示於圖13(b)的程序結束時或自診斷開始時的流量的x%設定流量。
圖15，係就與初始上游壓力(此處係顯示為初始流量)賦予對應而設定的基準斜率進行繪示的圖形。如從圖形得知，於本實施形態，基準斜率，係基於初始流量而取得各種的值，並非固定。此係原因在於如示於圖14(b)得知ln(P(t)/P0)的斜率因初始流量(程序結束時的設定流量)而異。為此，使用對應的基準斜率，在如程序結束時的初始流量可能為各種的大小的情況下，較可進行精度較高的自診斷。
此外，如參照圖15即可得知，初始流量與基準斜率的關係，係將複數個離散的定點D1~D6(初始流量與基準斜率的組合)的資料，以修正表儲存於控制器7的記憶體，同時初始流量在定點D1~D6之間時，係可參照修正表透過計算而求出基準斜率。具體而言，如示於圖15，例如初始流量在2個定點D3、D4之間的流量x%時，可 參照連結此2個定點D3、D4的直線的數式，而透過計算從初始流量x%求出基準斜率αx。
如此，控制器7以初始流量x%或初始壓力P0的函數而具有基準斜率，使得可對於任意的初始流量x%或初始壓力P0使用適切的基準斜率，可使自診斷的精度更加提升。
此外，上述的基準斜率及自診斷時的測定斜率，係可僅使用壓力下降資料的一部分(例如，100%流量降低至70%流量為止的期間)而獲得。如此，只要選擇性使用初始階段的資料而求出ln(P(t)/P0)的斜率，即可減少樣品數，故可實現資料取樣的高速化。藉此，於構成半導體製造的1程序的複數個步驟間等的短時間下仍可進行自診斷，可更加頻繁地進行異常的檢測。
此外，在本實施形態，係能以上游壓力下降的相較下初始的階段的資料進行自診斷，故容易使用滿足臨界膨脹條件的狀態(上游壓力為相較下高的狀態)下的資料。為此，於本實施形態，係可就是否滿足臨界膨脹條件，在壓力下降的測定時，不常時進行判斷，亦可流量控制裝置未必具備下游側的壓力感測器。
然而，於本實施形態，亦優選上設置下游側的壓力感測器，同時在壓力下降資料的取得最終時，參照上游壓力與下游壓力而判斷是否滿足臨界膨脹條件。並且，在資料取得最終時判斷未滿足臨界膨脹條件時，係亦可顯示警告等，而令使用者知曉該情形。
此外，在前述的實施形態，係進行自診斷時時，關閉節流部2的下游側的遮斷閥9，惟本實施形態係不限於此，亦可為遮斷閥9打開的狀態。遮斷閥9關閉或打開亦可實現良好的自診斷。其中，從防止在程序結束時的不必要的氣體流至處理室如此的觀點而言，係於本實施形態，亦在自診斷時關閉遮斷閥9為適。
1‧‧‧流路
2‧‧‧節流部
3‧‧‧上游壓力檢測器
4‧‧‧下游壓力檢測器
5‧‧‧溫度檢測器
6‧‧‧控制閥
7‧‧‧控制器
8‧‧‧壓力式流量控制裝置
9‧‧‧遮斷閥
10‧‧‧處理室
11‧‧‧真空泵浦
12‧‧‧警示
G‧‧‧流體
P1‧‧‧上游壓力
P2‧‧‧下游壓力
T‧‧‧溫度

Claims (20)

  1. 一種壓力式流量控制裝置，具備：節流部；設於前述節流部之上游側的控制閥；對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器；對前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器；和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而對流量控制進行診斷的流量自診斷功能的控制器；其中在前述下游壓力檢測器的下游側設置遮斷閥，執行前述流量自診斷功能時，對前述控制閥與前述遮斷閥發出閉命令，前述控制器，係關閉前述控制閥，利用關閉前述控制閥後的前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器的輸出而判定是否滿足既定的臨界膨脹條件，利用在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料而就流量控制進行診斷。
  2. 如申請專利範圍第1項的壓力式流量控制裝置，其中，發出前述閉命令時，前述控制閥關閉起既定時間經過 後前述遮斷閥關閉，在滿足前述既定臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料中，係包含在對前述遮斷閥發出前述閉命令後前述遮斷閥關閉前所取得的壓力下降資料、和在前述遮斷閥關閉而下游壓力上升後所取得的壓力下降資料。
  3. 如申請專利範圍第2項的壓力式流量控制裝置，其中，前述控制閥係壓電元件驅動型控制閥，前述遮斷閥係流體驅動閥，前述閉命令係對前述控制閥與前述遮斷閥同時發出。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的流量控制裝置，其中，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從而獲得，基於從複數個前述壓力下降資料所獲得的既定函數的係數、和作為前述基準壓力下降資料而預先記憶的基準係數的比較而就流量控制進行診斷。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的壓力式流量控制裝置，其中，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從而獲得，基於在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所獲得的樣品數，而決定與前述基準壓力下降資料的比較形態。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的壓力式流量控制裝置，其中，前述壓力下降資料，係以所預先設定的取樣頻率對來自前述上游壓力檢測器的輸出進行取樣從 而獲得，基於在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所獲得的樣品數，而更新前述所預先設定的取樣頻率。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項的壓力式流量控制裝置，其進一步具備就前述節流部與前述控制閥之間的溫度進行檢測的溫度檢測器，前述控制器，係基於來自前述上游壓力檢測器、前述下游壓力檢測器、及前述溫度檢測器的輸出，而以通過前述節流部的流量成為設定流量的方式控制前述控制閥。
  8. 如申請專利範圍第7項的壓力式流量控制裝置，其中，前述既定的臨界膨脹條件，係基於流過前述節流部的氣體的種類及從前述溫度檢測器所輸出的溫度之中的至少任一者而決定。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項的壓力式流量控制裝置，其中，前述控制器，係基於將前述控制閥關閉時的流量或上游壓力，而修正前述壓力下降資料後與前述基準壓力下降資料進行比較。
  10. 一種流量自診斷方法，係於壓力式流量控制裝置所進行者，該壓力式流量控制裝置具備節流部、設於前述節流部之上游側的控制閥、對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器、對前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器、和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與預先記憶的基準壓力下降資料而診斷流量控制的流量自診斷功能的控制器，其中， 於前述下游壓力檢測器的下游側係設置遮斷閥，包含以下步驟：在以設定流量控制而氣體的流量而流放時對前述控制閥與前述遮斷閥發出閉命令；發出前述閉命令後，基於前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器的輸出，而判定是否滿足臨界膨脹條件；滿足臨界膨脹條件的情況下，記憶滿足臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料；和將滿足前述臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料與前述基準壓力下降資料進行比較，從而進行流量控制的自診斷。
  11. 如申請專利範圍第10項的流量自診斷方法，其中，發出前述閉命令時，前述控制閥關閉起既定時間經過後前述遮斷閥被關閉，將發出前述閉命令後前述遮斷閥被關閉前所取得的至少1個壓力下降資料、和前述遮斷閥被關閉後所取得的至少1個壓力下降資料，用作為滿足前述臨界膨脹條件的期間的壓力下降資料。
  12. 如申請專利範圍第10或11項的流量自診斷方法，其中，發出前述閉命令的步驟，係在連接於前述壓力式流量控制裝置的半導體製造裝置的程序結束時的氣體供應停止時執行。
  13. 如申請專利範圍第10至12項中任一項的流量自 診斷方法，其中，進行前述流量控制的自診斷的步驟，係包含將從前述壓力下降資料所求出的既定函數的係數、和作為前述基準壓力下降資料而預先記憶的基準係數進行比較的步驟。
  14. 如申請專利範圍第10至13項中任一項的流量自診斷方法，其進一步包含基於流過前述節流部的氣體的種類及溫度之中的至少任一者，而決定前述臨界膨脹條件的步驟。
  15. 一種壓力式流量控制裝置，具備：節流部；設於前述節流部之上游側的控制閥；對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器；和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而對流量控制進行診斷的流量自診斷功能的控制器；其中，執行前述流量自診斷功能時，前述控制器，係關閉前述控制閥後利用前述上游壓力檢測器而測定上游壓力的下降從而取得前述壓力下降資料，作為前述基準壓力下降資料，使用基於作為前述控制閥關閉時之上游壓力的初始上游壓力或依前述初始上游壓力而決定的作為前述控制閥關閉時的流量的初始流量的基準壓力下降資料。
  16. 如申請專利範圍第15項的壓力式流量控制裝置，其中，前述基準壓力下降資料，係以ln(P(t)/ P0)=- α t而界定的直線的斜率α，於此P(t)係相對於時間的壓力的函數，P0係初始壓力，t係時間。
  17. 如申請專利範圍第16項的壓力式流量控制裝置，其中，前述控制器具有以ln(P(t)/P0)=- α t而界定的直線的斜率α作為初始壓力P0的函數。
  18. 如申請專利範圍第15至17項中任一項的壓力式流量控制裝置，其進一步具備就前述節流部的下游側流路的壓力進行檢測的下游壓力檢測器，利用前述上游壓力檢測器及前述下游壓力檢測器而判定是否滿足既定的臨界膨脹條件，利用在滿足前述既定的臨界膨脹條件的期間所取得的前述壓力下降資料而就流量控制進行診斷。
  19. 如申請專利範圍第18項的壓力式流量控制裝置，其中，就是否滿足前述既定的臨界膨脹條件，在結束取得前述壓力下降資料時進行判定。
  20. 一種流量自診斷方法，係於壓力式流量控制裝置所進行者，該壓力式流量控制裝置具備：節流部；設於前述節流部之上游側的控制閥；對前述節流部與前述控制閥之間的流路的壓力進行檢測的上游壓力檢測器；和具有利用在前述控制閥與前述節流部之間的流路方面的壓力下降資料與基準壓力下降資料而對流量控制進行診斷的流量自診斷功能的控制器；其中，包含以下步驟： 關閉前述控制閥後利用前述上游壓力檢測器而測定上游壓力的下降從而取得前述壓力下降資料；和將前述壓力下降資料與基準壓力下降資料進行比較從而診斷流量控制；作為前述壓力下降資料及前述基準壓力下降資料，利用以ln(P(t)/P0)=- α t(此處P(t)係對於時間的壓力的函數，P0係初始壓力，t係時間)而界定的直線的斜率α。
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