带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流体供给系统的异常检测方法及...的制作方法

带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流体供给系统的异常检测方法及 ...的制作方法
【专利摘要】一种带有流量监测器的压力式流量控制装置，由下列部件构成：流体的入口侧通路(8)；控制阀(3)，与入口侧通路(8)的下游侧连接并构成压力式流量控制部(1a)；热式流量传感器(2)，与控制阀(3)的下游侧连接；节流口(6)，介入设置在与热式流量传感器(2)的下游侧连通的流体通路(10)；温度传感器(4)，设在控制阀(3)与节流口(6)之间的流体通路(10)的附近；压力传感器(5)，设在控制阀(3)与节流口(6)之间的流体通路(10)；出口侧通路(9)，与节流口(6)连通；以及控制部(7)，由压力式流量运算控制部(7a)及流量传感控制部(7b)构成，该压力式流量运算控制部(7a)被输入来自压力传感器(5)的压力信号及来自温度传感器(4)的温度信号，对流通于节流口(6)的流体的流量值Q进行运算，并且，向阀驱动部(3a)输出使控制阀(3)沿所运算的流量值与设定流量值的差减少的方向进行开闭动作的控制信号Pd，该流量传感控制部(7b)被输入来自热式流量传感器(2)的流量信号(2c)并根据该流量信号(2c)而将流通于节流口(6)的流体流量运算显示。
【专利说明】带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流
体供给系统的异常检测方法及监测流量异常时的处置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压力式流量控制装置的改良，涉及一种通过将热式质量流量传感器与使用节流口的压力式流量控制装置有机地组合从而能够实时地监测动作中的压力式流量控制装置的控制流量的带有流量监测器的压力式流量控制装置、使用该装置的流体供给系统的异常检测方法及监测流量异常时的处置方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，在半导体控制装置用气体供给装置中，广泛地利用使用节流口的压力式流量控制装置FCS。
[0003]该压力式流量控制装置FCS，如图16所示，由控制阀CV、温度检测器T、压力检测器P、节流口 OL及运算控制部⑶等构成，该运算控制部⑶由温度修正、流量运算电路⑶a、比较电路⑶b、输入输出电路⑶c及输出电路OTd等构成。
[0004]将来自前述压力检测器P及温度检测器T的检测值变换成数字信号，向温度修正、流量运算电路CDa输入，在此进行检测压力的温度修正及流量运算，然后，将流量运算值Qt向比较电路⑶b输入。另外,将设定流量的输入信号Qs从端子In输入，由输入输出电路⑶c变换成数字值，然后，向比较电路CDb输入，在此与来自前述温度修正、流量运算电路CDa的流量运算值Qt相比较。然后，在设定流量输入信号Qs比流量运算值Qt更大的情况下，将控制信号Pd向控制阀CV的驱动部输出，将控制阀CV向开放方向驱动，向开阀方向驱动直到设定流量输入信号Qs与运算流量值Qt的差(Qs - Qt)成为零为止。
[0005]压力式流量控制装置FCS本身如上所述地众所周知，具有这样的优异的特征:在节流口 OL的下游侧压力P2 (即，处理室侧的压力P2)与节流口 OL的上游侧压力P1 (即，控制阀CV的出口侧的压力P1)之间保持P/P2≥约2的关系(所谓临界膨胀条件)的情况下，流通于节流口 OL的气体Go的流量Q成为Q=KP1 (其中，K是常数)，通过控制压力P1，从而能够以高精度控制流量Q，并且，即使控制阀CV的上游侧的气体Go的压力大大地变化，控制流量值也几乎不变化。
[0006]可是，现有的压力式流量控制装置FCS，由于使用微小的孔径的节流口 0L，因而节流口 OL的孔径存在着产生老化的可能性。结果，在压力式流量控制装置FCS引起的控制流量值与现实流通的气体Go的实际流量之间产生差异，为了检测该差异，有必要频繁地进行所谓的流量监测，存在着对半导体制造装置的运转性和所制造的半导体的品质等造成大的影响的问题。
[0007]因此，一直以来，在热式质量流量控制装置和压力式流量控制装置的领域中，推进能够实时简单地监测是否适当地进行流量控制的流量控制装置的开发。例如，图17及图18示出其一个示例，该质量流量控制装置(mass flow controller) 20由流路23、上游侧压力的第I压力传感器27a、开闭控制阀24、设在其下游侧的热式质量流量传感器25、设在其下游侧的第2压力传感器27b、设在第2压力传感器27b的下游侧的节流部(音速喷嘴)26、运算控制部28a以及输入输出电路28b等构成。
[0008]前述热式质量流量传感器25具有插入流路23内的整流体25a、从该流路23只分支F/A的流量的分支流路25b以及设在分支流路25b的传感器本体25c，输出表示总流量F的流量信号Sf。
[0009]另外，节流部26是在其一次侧与二次侧的压力差为规定值以上时使与一次侧的压力相应的流量的流体流动的音速喷嘴。此外，在图17及图18中，SPa、SPb是压力信号，Pa、Pb是压力，F是流量，Sf是流量信号，Cp是阀开度控制信号。
[0010]前述运算控制部28a,对来自压力传感器27a、27b的压力信号Spa、Spb及来自流量传感器25的流量控制信号Sf进行反馈，输出阀开度控制信号Cp，由此，对开闭阀24进行反馈控制。即，将流量设定信号Fs经由输入输出电路28b而向运算控制部28a输入，将流动于质量流量控制装置20的流体的流量F调整为符合流量设定信号Fs。具体而言，运算控制部28a使用第2压力传感器27b的输出(压力信号Spb)，对开闭控制阀24进行反馈，控制其开闭，由此，控制流动于音速喷嘴26的流体的流量F，并且，使用此时的热式流量传感器25的输出(流量信号Sf)，进行实际流动的流量F的测定，确认质量流量控制装置20的动作。
[0011]可是，在前述图17及图18所示的型式的质量流量控制装置20中，将使用了用于进行流量控制的第2压力传感器27b的压力式流量测定和使用了用于进行流量的监视的热式流量传感器25的流量测定这两种测定方式编入运算控制部28a，因而能够简单且可靠地监测控制流量(设定流量Fs)的流体是否实际流动，即在控制流量与实际流量之间是否存在着差，起到高的实用的效用。
[0012]可是,在该图17及图18所示的质量流量控制装置20中，还残留许多应该解决的问题。
[0013]第I问题为，运算控制部28a为这样的构成:使用第2压力传感器27b的输出SPb和热式流量传感器25的流量输出Sf这两个信号来对开闭控制阀24进行开闭控制，并且，使用第I压力传感器27a的输出SPa来修正热式流量传感器25的流量输出Sf，使用第I压力传感器27a及第2压力传感器27b的两个压力信号和来自热式流量传感器25的流量信号这三个信号，进行开闭控制阀24的开闭控制。
[0014]因此，不但运算控制部28a的构成变得复杂，而且存在着作为压力式流量控制装置FCS的稳定的流量控制特性和优异的高响应性反而降低的问题。
[0015]第2问题点为，热式流量传感器25相对于开闭控制阀24的安装位置改变，因而即在图17和图18的质量流量控制装置20中，存在着这一问题:开闭控制阀24的开闭时的热式流量传感器25的响应性、机器本体内的气体置换性及真空抽吸特性大大地改变，并且，难以谋求质量流量控制装置20的小型化。
[0016]另外，所谓流量控制装置如例如图31所示地在半导体制造设备的气体供给装置等广泛利用，在流量控制装置D的上游侧，并列状地连接有清洗气体供给系统B和处理气体供给系统A，并且，在流量控制装置D的下游侧，连接有处理气体使用系统C。
[0017]再者，在前述各气体供给系统A、B和气体使用系统C，分别介入设置有各个阀VpV2以及v3。
[0018]此外，在如该图31的流体供给系统中，一般定期地检查阀V1?V3的动作状况等，该检查作业必须通过处理气体使用系统C而向规定位置稳定地供给所需要的处理气体。因此，在上述阀V1?V3的检查(以下称为检查)中，通常进行各阀的动作状态(包括阀促动器的动作)的检查和各阀的阀座泄漏的检查。
[0019]可是，在处理气体使用系统C的阀V3和流量控制装置D的上游侧的阀％、V2的阀座泄漏检查时，存在如下问题:必须从管路卸下各阀Vp \、V3，并使用另外设置的试验装置来检查各阀，对于各阀的阀座泄漏检查需要多的手续和时间。
[0020]上述各阀所涉及的检查上的问题在带有流量监测器的压力式流量控制装置中也同样，存在如下问题:如果利用流量自身诊断机构来检测监测流量的异常，则始终必须将带有流量监测器的压力式流量控制装置从配管路暂时卸下而进行其检查，需要多的手续和时间。
[0021]现有技术文献
专利文献1:日本专利第4137666号公报；
专利文献2:日本特开2007-95042号公报。

【发明内容】

[0022]发明要解决的问题
本发明申请，解决图17及图18所示的日本专利第4137666号的使用音速喷嘴的质量流量控制装置中的如上所述的问题，即，解决这样的问题等:由于使用第I及第2压力传感器27a、27b的压力信号和热式流量传感器25的流量信号的2个种类的不同的信号来进行开闭控制阀24的开闭控制，因而不但运算控制部28a的构成复杂化，而且有可能削弱压力式流量控制装置所具有的优异的响应特性和稳定的流量控制特性；以及未避免质量流量控制装置20的大型化，气体置换性下降，真空抽吸时间变长，本发明提供一种带有流量监测器的压力式流量控制装置，该装置通过将使用了节流口的压力式流量控制装置FCS的流量控制部和使用了热式流量传感器的热式流量监测部一体地组合，而且，分别独立地进行流量控制和流量监测，从而充分地活用压力式流量控制装置的优异的流量特性，并且，能够实时地进行热式流量传感器引起的流量监测，而且，能够实现运算控制部的简化、机器本体部的大幅的小型化引起的气体置换性的提高等。
[0023]另外，本发明申请解决了如下问题:在设于带有流量监测器的压力式流量控制装置的上游侧及下游侧的阀的阀座泄漏检查等时，必须从管路卸下各阀，对于阀座泄漏检查等需要多的时间和手续，并解决如下问题:即使通过设于带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自身诊断机构检测出监测流量的异常，也不能迅速地把握异常产生的原因而执行必要的对策例如是否需要替换带有流量监测器的压力式流量控制装置本身的处置，提供了一种能够简单迅速地进行阀类的阀座泄漏检查等并且在监测流量的异常时能够迅速地采取恰当的应对的使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的异常检测方法及监测流量异常时的处置方法
用于解决问题的方案
本发明申请者等，首先，以使用节流口的压力式流量控制装置为基础，为了实时地进行该装置的流量监测，构想图6及图7的点线框内那样的两种构成的使用节流口的带有流量监测器的压力式流量控制装置。[0024]在图6及图7中，I是带有流量监测器的压力式流量控制装置，2是热式流量传感器，3是控制阀，4是温度传感器，5是压力传感器，6是节流口，7是控制部，8是入口侧流路，9是出口侧流路，10是机器本体内的流体通路，将图6中的热式流量传感器2和控制阀3的安装位置替换而得到的装置是图7的带有流量监测器的压力式流量控制装置。
[0025]此外，作为流体控制方式而采用使用了节流口的压力式流量控制装置，其理由是，流量控制特性良好及迄今为止的使用实际成绩多等。
[0026]另外，以热式流量传感器2作为流量监测用传感器，主要是由于流量、作为传感器的使用实际成绩和作为流量传感器的优异的特性，另外，是考虑实时测定的容易性、针对气体种类的变化的应对性、流量测定精度、使用实际成绩等比其他流量测定传感器更高的方面的结果。而且，将热式流量传感器2 —体地组装于使用节流口的压力式流量控制装置的机器本体内的流体通路10，是因为容易进行流量监测，而且，容易谋求带有流量监测器的压力式流量控制装置的小型化。
[0027]S卩，上述图6及图7所示的构成的使用节流口的带有流量监测器的压力式流量控制装置1，为压力控制式的流量控制器，这是由于具备以下等特征:不受供给压力变动的影响；能够利用节流口上游侧的压力下降特性来进行节流口的异常探测；能够由内置于机器本体的压力传感器进行供给压力的监测；以及能够由热传感器进行流量的连续监视。
[0028]另一方面，作为问题点，首先，第1，考虑供给压力的变化引起的热式流量传感器的输出的变动。即，由于供给压力的变化使得热式流量传感器的输出变动，因而在供给压力变化时，存在着产生与控制流量的误差的可能性。因此，使热式流量传感器的响应性延迟而缓和供给压力变化引起的输出变动等的应对成为必要。
[0029]第2问题是零点调整时的条件的方面。一般而言，零点调整，在压力传感器中，在真空抽吸下实施，另外，在流量传感器中，在密封状态下实施。因此，有必要以零调整不在错误的条件下实施的方式保护。
[0030]第3问题是热式流量传感器的热虹吸(thermal siphon)的现象。S卩，因热式流量传感器的搭载而需要预先决定设置方向，结果，有必要与气体箱的设计并行地研究带有流量监测器的压力式流量控制装置的设置方向。
[0031]第4问题是实际气体流量的校正的点。一般而言，在流量的测定中，即使是同一流量，也因气体种类而使得热式流量传感器的输出值不同。结果，有必要在该压力式流量控制装置的使用现场附加对热式流量传感器的转换因数(CF值)进行自动运算的系统。
[0032]第5问题是控制流量异常时的应对。在现在的压力式流量控制装置中，警报及控制流量的误差等显示于显示器上，但需要这样的系统:如果压力式流量控制装置和热式流量传感器的监测流量的输出差超过规定的阈值，则判断为异常。
[0033]于是，本发明申请者等，首先，关于图6及图7的各带有流量监测器的压力式流量控制装置1，实施关于新装入的热式流量传感器2的各种特性的评价试验。
[0034]S卩，如图6及图7那样，构成一种特性评价系统，该特性评价系统将由N2容器构成的流体供给源11、压力调整器12、清洗用阀13、输入侧压力传感器14连接到入口侧流路8，并且，将数据记录器(NR500) 15连接至控制部7，而且，由真空泵16对出口侧流路9进行真空抽吸，使用该特性评价系统来评价热式流量传感器2的步骤响应特性、监测流量精度、供给压力变动特性、重复再现性。CN 103502902 A
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[0035]上述步骤响应特性评价了热式流量传感器输出对于规定的流量设定的步骤输入 的响应性，评价使设定流量从100% (满刻度）F. S. =1000 (sccm)分步骤变化为20%、50%、100% 的情况的输出响应。图8、图9及图10示出设定流量20%、50%、100%的情况的数据记录器 15中的压力式流量控制装置I的流量设定输入A1及此时的流量输出A2和热式流量传感器 输出B1(图6的情况）、热式流量传感器输出B2 (图7的情况）的测定结果。
[0036]如从图8?图10还显而易见，确认热式流量传感器2的输出在从设定开始起约 4sec以内收敛于设定输出的±2%以内。
[0037]前述监测流量精度对将设定值以S.P.单位从各流量设定偏离时的、热式流量传 感器输出的变化量进行测定评价，误差设定条件为一 0. 5%S. P.、一 I. 0%S. P.、一 2. 0%S. P. R- 3. 0%S. P.。
[0038]如从图11及图12还显而易见，判明热式流量传感器2的监测流量精度根据流量 设定而以设定点（S.P.)单位变化。
[0039]前述供给压力变动特性表示在以一定流量控制时使供给压力变动的情况的热式 流量传感器输出的变动状态，将以流量设定作为50%且以供给压力的变动条件作为50kPaG 而测定。
[0040]图13示出该测定结果，判明，在将热式流量传感器2设定于控制阀3的上游侧（一 次侧）的情况（图6的情况）下，供给压力变动引起的热式流量传感器2的流量输出的变 化远远超过±0. 5%F. S. /div的范围，但在设置于控制阀3的下游侧（二次侧)的情况（图 7的情况）下，流量输出的变化纳入±0. 5%F. S. /div的范围内，即难以受到气体供给压力的 变动的影响。
[0041]前述重复再现性，以流量设定作为20%及100%,从0%至设定流量为止重复输入,测 定热式流量传感器输出BpB2的再现性。
[0042]如从图14及图15还显而易见，判明，热式流量传感器输出的重复再现性处于 土 1%F. S.及0. 2%F. S.的范围内，示出规则正确的正确的再现性。
[0043]此外，在前述图6及图7中使用的热式流量传感器2是搭载于富士金股份公司制 的FCS-T1000系列的传感器，作为所谓热式质量流量控制装置（质量流量控制器）的热式 流量传感器而通用。
[0044]从针对前述热式流量传感器2的基于图6及图7的各评价试验（即步骤响应特 性、监测流量精度特性、供给压力变动特性及重复再现性特性）的结果中，本发明申请者等 发现，热式流量传感器2的安装位置，在步骤响应特性、监测流量精度特性及重复再现性特 性的方面，在控制阀3的上游侧（一次侧）还是在下游侧（二次侧），其间无优劣，但出于供 给压力变动特性的方面，期望热式流量传感器2设在压力式流量控制装置的控制阀3的下 游侧（二次侧），即期望为图7的构成。
[0045]另外，本发明申请者等发现，在将热式流量传感器2设在控制阀3的下游侧（二次 侧）的情况下，控制阀3与节流口 6之间的内部容积变大，由此，气体的置换性下降，在小流 量型的压力式流量控制装置的情况下，压力下降特性变慢（即，排气特性恶化），这些点成 为问题。
[0046]本发明申请，是以本发明申请者等的上述各评价试验的结果为基础而创作的，权 利要求I的发明以下列构成作为发明的必需构成必要条件：流体的入口侧通路8 ;控制阀
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3，其与入口侧通路8的下游侧连接并构成压力式流量控制部Ia ;热式流量传感器2，其与控 制阀3的下游侧连接；节流口 6，其介入设置在与热式流量传感器2的下游侧连通的流体通 路10 ;温度传感器4，其设在前述控制阀3与节流口 6之间的流体通路10的附近；压力传感 器5，其设在前述控制阀3与节流口 6之间的流体通路10 ;出口侧通路9，其与前述节流口 6连通；以及压力式流量运算控制部7a及流量传感控制部7b，该压力式流量运算控制部7a 被输入来自前述压力传感器5的压力信号及来自温度传感器4的温度信号，对流通于节流 口 6的流体的流量值Q进行运算，并且，向阀驱动部3a输出使前述控制阀3沿所运算的流 量值与设定流量值的差减少的方向进行开闭动作的控制信号Pd，该流量传感控制部7b被 输入来自前述热式流量传感器2的流量信号2c，根据该流量信号2c而将流通于节流口 6的 流体流量运算显示。
[0047]权利要求2的发明，在权利要求I的发明中，将压力传感器5设在控制阀3的出口 侧与热式流量传感器2的入口侧之间。
[0048]权利要求3的发明，在权利要求I或权利要求2的发明中，作为这样的控制部7 ： 如果由流量传感控制部7b运算的流体流量与由压力式流量运算控制部7a运算的流体流量 之间的差超过设定值，则进行警报显示。
[0049]权利要求4的发明，在权利要求I的发明中，将控制阀3、热式流量传感器2、节流 口 6、压力传感器5、温度传感器4、入口侧通路8、出口侧通路9 一体地组装于一个机体，并 且，将形成流体通路10 —体地形成于机体。
[0050]权利要求5的发明，以下列构成作为发明的必需构成必要条件：流体的入口侧通 路8 ;控制阀3，其与入口侧通路8的下游侧连接并构成压力式流量控制部Ia ;热式流量传 感器2，其与控制阀3的下游侧连接；节流口 6，其介入设置在与热式流量传感器2的下游侧 连通的流体通路10 ;温度传感器4，其设在前述控制阀3与节流口 6之间的流体通路10的 附近；压力传感器5，其设在前述控制阀3与节流口 6之间的流体通路10 ;出口侧通路9，其 与前述节流口 6连通；压力传感器17，其设在前述节流口 6的下游侧的出口侧通路9 ;以及 控制部7，其由压力式流量运算控制部7a及流量传感控制部7b构成，该压力式流量运算控 制部7a被输入来自前述压力传感器5及压力传感器17的压力信号及来自温度传感器4的 温度信号，进行流通于节流口 6的流体的临界膨胀条件的监视并对流通于节流口 6的流体 的流量值Q进行运算，并且，向阀驱动部3a输出使前述控制阀3沿所运算的流量值与设定 流量值的差减少的方向进行开闭动作的控制信号Pd，该流量传感控制部7b被输入来自前 述热式流量传感器2的流量信号2c，根据该流量信号2c而将流通于节流口 6的流体流量运 算显示。
[0051]权利要求6的发明，在权利要求5的发明中，作为这样的控制部7 :如果流通于节 流口 6的流体违反临界膨胀条件，则进行警报显示。
[0052]权利要求7的发明，在权利要求5的发明中，将控制阀3、热式流量传感器2、节流 口 6、压力传感器5、温度传感器4、入口侧通路8、出口侧通路9、压力传感器17 —体地组装 于一个机体。
[0053]权利要求8的发明为一种方法，使用前述带有流量监测器的压力式流量控制装置 的压力的显示值及/或流量自身诊断机构的诊断值而检测在流体供给系统的前述带有流 量监测器的压力式流量控制装置的上游侧及/或下游侧设置的阀的异常，该流体供给系统
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具备带有流量监测器的压力式流量控制装置，该带有流量监测器的压力式流量控制装置由 流量的设定机构、流量及压力的显示机构及/或流量自身诊断机构构成并拥有压力传感 器，将以下作为发明的基本构成：使作为异常检测的对象的阀为在带有流量监测器的压力 式流量控制装置的上游侧设置的清洗气体供给系统的阀和处理气体供给系统的阀、以及在 带有流量监测器的压力式流量控制装置的下游侧的处理气体使用系统设置的阀，并且，使 检测的异常的种类为阀的开闭动作及阀座泄漏。
[0054]权利要求9的发明为，在权利要求8中，使带有流量监测器的压力式流量控制装置 的流量自身诊断机构为对比初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性而诊断异 常的构成的机构，并且，根据处理气体和清洗气体的混合气体流入时的前述诊断值的变化， 检测处理气体供给系统或清洗气体供给系统的阀的阀座泄漏。
[0055]权利要求10的发明为一种方法，使用前述带有流量监测器的压力式流量控制装 置的压力的显示值及/或流量自身诊断机构而检测在流体供给系统的前述带有流量监测 器的压力式流量控制装置、其上游侧及/或下游侧设置的阀的异常，该流体供给系统具备 带有流量监测器的压力式流量控制装置，该带有流量监测器的压力式流量控制装置由流量 的设定机构、流量及压力的显示机构及/或流量自身诊断机构构成并拥有压力传感器，将 以下作为发明的基本构成：使前述带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自身诊断 机构为对比初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性而诊断异常的构成的机构， 并且，判别该流量自身诊断机构引起的流量自身诊断时的压力下降特性与前述初始设定时 的压力下降特性对比而相当于以下哪种方式：是紧接着诊断后压力下降迟缓、还是压力下 降从诊断途中迟缓、还是紧接着诊断后压力下降变快、还是诊断开始时的压力未达到初始 设定时的压力，根据前述判别的流量自身诊断时的压力下降特性的方式，判定所检测出的 异常的原因。
[0056]权利要求11的发明，使用权利要求10的流体供给系统的异常检测方法的发明而 进行流量自身诊断，在根据流量自身诊断时的压力下降特性的方式判定所检测出的监测流 量的异常的原因之后，确认压力传感器的零点的偏移，在零点偏移的情况下，调整该零点然 后再次进行流量自身诊断，另外，在前述零点无偏移的情况下，判别前述判定的异常的原因 是否为流体供给系统的异常，在流体供给系统异常的情况下，使流体供给系统的异常复原， 另外，在流体供给系统无异常的情况下，判断为前述带有流量监测器的压力式流量控制装 置本身的异常并将其替换。
[0057]权利要求12的发明，使用权利要求11的流体供给系统的异常检测方法而进行流 量自身诊断，在前述带有流量监测器的压力式流量控制装置的节流口的径变化为原因而监 测流量异常的情况下，使监测流量为正确值而进行前述带有流量监测器的压力式流量控制 装置的校正。
[0058]发明效果
在本发明申请中，由压力式流量控制部Ia和热式流量监测部Ib形成带有流量监测器 的压力式流量控制装置，使热式流量监测部Ib的热式流量传感器2位于压力式流量控制部 Ia的控制阀3的下游侧而有机地一体化，并且，将控制压力式流量控制部Ia的控制阀3的 开闭驱动的压力式流量运算控制部7a和根据来自前述热式流量传感器2的流量信号而将 流通于节流口 6的实际流体流量运算显示的流量传感控制部7b以相互独立的状态一体化，
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从而构成控制部7。
[0059]结果，以单纯的构成的控制部7，就能够简单且正确地并稳定地进行压力式流量控 制，并且，还能够连续地正确地实时进行热式流量传感器2引起的流量监测。
[0060]另外，由于为使热式流量传感器2位于控制阀3的下游侧并将控制阀3和热式流 量传感器2等的各机器本体一体地组装于一个机体的构成，因而机器本体的内部空间容积 大幅地减少，气体的置换性和真空抽吸的特性也不恶化。
[0061]而且，即使流体供给源侧的流体压力存在着变动，热式流量传感器2的输出特性 也不产生大的变动，结果，针对流体供给侧的压力变动，可进行稳定的流量监测和流量控 制。
[0062]在本发明中，能够使用装入气体供给系统的带有流量监测器的压力式流量控制装 置本身，极其容易地且正确地检查气体供给系统内的阀的开闭动作和阀座泄漏、带有流量 监测器的压力式流量控制装置的零点等的异常而不从配管路卸下各阀类。
[0063]另外，在本发明中，在阀的阀座泄漏或阀的动作异常、带有流量监测器的压力式流 量控制装置的零点异常产生的情况下，能够根据压力下降特性曲线的方式正确地特定判断 该异常产生的原因，能够更高效率地进行必要的机器等的修补、调整。
[0064]而且，在本发明中，在带有流量监测器的压力式流量控制装置的节流口的径变化 为原因而监测流量产生异常的情况下，能够使监测流量为正确值而迅速地进行带有流量监 测器的压力式流量控制装置的校正。
[0065]此外，在本发明中，由于能够进行阀座泄漏异常的检测并且在短时间内自动地运 算显示该泄漏量，因而能够正确且迅速地判断机器装置等的继续运转的可否和阀座泄漏的 产生引起的影响，并且能够正确且容易地判定是否需要替换带有流量监测器的压力式流量 控制装置本身。
【专利附图】

【附图说明】
[0066]图I是本发明的实施方式所涉及的利用节流口的带有流量监测器的压力式流量 控制装置的构成概要图。
[0067]图2是示出带有流量监测器的压力式流量控制装置的另一示例的构成概要图。
[0068]图3是示出带有流量监测器的压力式流量控制装置的又一示例的构成概要图。
[0069]图4是热式流量传感器的构成的说明图。
[0070]图5是热式流量传感器的动作原理的说明图。
[0071]图6是本发明申请者所构思的带有流量监测器的压力式流量控制装置的第I构想 图。
[0072]图7是本发明申请者所构思的带有流量监测器的压力式流量控制装置的第2构想 图。
[0073]图8是示出热式流量传感器的步骤响应特性的曲线（设定流量20%的情况）。
[0074]图9是示出热式流量传感器的步骤响应特性的曲线（设定流量50%的情况）。
[0075]图10是示出热式流量传感器的步骤响应特性的曲线（设定流量100%的情况）。
[0076]图11是示出热式流量传感器的监测流量精度特性的曲线（设定流量设定为 100?97%的情况)。
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[0077]图12是示出热式流量传感器的监测流量精度特性的曲线（设定流量设定为 20. 0?19. 4%的情况)。
[0078]图13是示出热式流量传感器的供给压力变动特性的曲线（设定流量50%的情 况）。
[0079]图14是示出热式流量传感器的重复再现性特性的曲线（设定流量100%的情况）。
[0080]图15是示出热式流量传感器的重复再现性特性的曲线（设定流量20%的情况）。
[0081]图16是使用节流口的压力式流量控制装置的构成图。
[0082]图17是日本专利第4137666号的第I实施例所涉及的质量流量控制装置的构成 说明图。
[0083]图18是日本专利第4137666号的第2实施例所涉及的质量流量控制装置的构成 说明图。
[0084]图19是异常检测方法所涉及的本发明的实施所使用的流体供给系统的一示例的 方块构成图。
[0085]图20是显示本发明的流体供给系统的阀的异常检测方法的一示例的流程图。
[0086]图21显示了流量自身诊断时的故障的种类和产生的现象及产生原因的关系。
[0087]图22显示了在带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自身诊断中供给压 力不足的情况的压力下降特性的代表示例。
[0088]图23(a)显示了二次侧的空气驱动型阀的驱动机构故障时的压力下降特性的代 表示例，另外，图23(b)显示了从外部向二次侧存在泄漏时的压力下降特性的代表示例。
[0089]图24(a)显示了流动因数大的气体混入时的压力下降特性的代表示例，另外，图 24(b)显示了流动因数小的气体混入时的压力下降特性的代表示例。
[0090]图25(a)显示了在节流口存在堵塞时的压力下降特性的代表示例，另外，图25(b) 显示了在节流口扩大时的压力下降特性的代表示例。
[0091]图26显示了在带有流量监测器的压力式流量控制装置的控制阀存在阀座泄漏时 的压力下降特性的代表示例。
[0092]图27显示了在带有流量监测器的压力式流量控制装置的控制阀的驱动部存在故 障时的压力下降特性的代表示例。
[0093]图28显示了带有流量监测器的压力式流量控制装置的零点变动时的压力下降特 性的代表示例。
[0094]图29显示了从图21至图26的各压力下降特性的方式（图案）导出的四个压力 下降特性的类型。
[0095]图30是显示带有流量监测器的压力式流量控制装置的监测流量异常时的处置方 法的一示例的流程图。
[0096]图31是显示半导体制造设备的具备带有流量监测器的压力式流量控制装置的流 体供给系统的一示例的方块构成图。
【具体实施方式】
[0097]以下，基于附图，说明本发明所涉及的带有流量监测器的压力式流量控制装置的 实施方式。
13[0098]图I是本发明所涉及的带有流量监测器的压力式流量控制装置I的实施方式所涉及的构成概要图，带有流量监测器的压力式流量控制装置I由压力式流量控制部Ia和热式流量监测部Ib的两个部分构成。
[0099]另外，前述压力式流量控制部Ia由控制阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流口 6以及形成控制部7的压力式流量运算控制部7a构成。
[0100]而且，前述热式流量监测部Ib由热式流量传感器2和形成控制部7的流量传感控制部7b构成。
[0101]前述压力式流量控制部la，如上所述，由控制阀3、温度传感器4、压力传感器5、节流口 6及压力式流量运算控制部7a等构成，从输入端子7?输出流量设定信号，另外，从输出端子7a2输出由压力式流量控制部Ia运算的流通于节流口的流体的流量输出信号。
[0102]使用前述节流口 6的压力式流量控制部Ia本身，是作为日本专利第3291161号等而众所周知的技术，以由压力检测传感器5检测的压力为基础而由压力式流量运算控制部 7a运算在临界膨胀条件下流通于节流口 6的流体的流量，将从输入端子7?输入的设定流量信号和与所运算的流量信号的差成比例的控制信号Pd向控制阀3的阀驱动部3a输出。
[0103]前述压力式流量控制部Ia及其流量运算控制部7a的构成，由于与图16所记载的构成实质上相同，因而在此省略其详细的说明。
[0104]另外，当然，在该压力式流量控制部la，当然能够设有众所周知的零点调整机构、 流量异常检测机构、气体种类变换机构（F.F.值变换机构）等各种附属机构。
[0105]而且，在图I中，8是入口侧通路，9是出口侧通路，10是机器本体内的流体通路。
[0106]构成前述带有流量监测器的压力式流量控制装置I的热式流量监测部Ib由热式流量传感器2和流量传感控制部7b构成，在流量传感控制部7b分别设有输入端子Tb1及输出端子7b2。而且，从输入端子Tb1输入有监测的流量范围的设定信号，从输出端子7b2输出由热式流量传感器2检测的监测流量信号（实际流量信号）。
[0107]另外，在图I中未显示，但当然也可以是，在流量传感控制部7b与压力式流量运算控制部7a之间，适当地进行前述监测流量信号和运算流量信号的输入输出，监视两者的异同和其差的大小，或者，在两者的差超过一定值的情况下发出警告。
[0108]图2示出带有流量监测器的压力式流量控制装置I的另一示例，由压力传感器5 检测控制阀3与热式流量传感器2之间的流体压力。此外，带有流量监测器的压力式流量控制装置I的其他构成及动作，与图I的情况完全相同。
[0109]图3示出带有流量监测器的压力式流量控制装置I的又一示例，在节流口 6的下游侧另外设有压力传感器17，监视流通于节流口 6的流体是否处于临界膨胀条件下而发送警报，或者，能够使用压力传感器5与压力传感器17的差压来进行流量控制。
[0110]前述热式流量监测部Ib由热式流量传感器2和流量传感控制部7b构成，图4及图5示出其构成的概要。
[0111]即，如图4所示，热式流量传感器2具有旁通组2d和在此迂回的传感管2e，使与旁通组2d相比较而少量的气体流体以一定的比率流通于该传感管2e。
[0112]另外，在该传感管2e，卷绕有串联地连接的控制用的一对电阻线Rl、R4，由连接至该电阻线的传感电路2b将表示所监测的质量流量值的流量信号2c输出。
[0113]前述该流量信号2c向由例如微型计算机等构成的流量传感控制部7b导入，基于
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上述流量信号2c而求出现在流动的流体的实质流量。
[0114]图5示出热式流量传感器2的传感电路2b的基本构造，相对于上述电阻线R1、R4 的串联连接，2个基准电阻R2、R3的串联连接电路并联地连接，形成桥接电路。恒流源连接 至该桥接电路，另外，将上述电阻线R1、R4彼此的连接点与上述基准电阻R2、R3彼此的连接 点连接至输入侧而设有差分电路，成为求出上述两个连接点的电位差并将该电位差作为流 量信号2c而输出的构成。
[0115]此外，由于热式流量传感器2及流量传感控制部7b本身是众所周知的技术，因而 在此省略详细的说明。
[0116]另外，在本实施方式中，作为热式流量监测部lb，使用搭载于富士金股份公司制的 FCS-T1000系列的传感器。
[0117]接着，说明使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的异常 检测方法的实施方式。
[0118]参照图1，带有流量监测器的压力式流量控制装置的压力式流量控制部Ia实质上 具有与图16所示的现有的压力式流量控制装置FCS同等的构成，在该压力式流量控制部 la，设有相当于流量的设定机构的流量设定电路（省略图示）、相当于压力的显示机构的压 力显示机构（省略图示）和显示流量的流量输出电路（省略图示）等。
[0119]另外，在该压力式流量控制部la，设有所谓流量自身诊断机构（省略图示），构成 为如后所述地对比初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性，判定异常状态并且 输出该判定结果。
[0120]而且，在压力式流量控制部la，在来自气体供给源的朝向控制阀3的供给压力不 足使得不能供给设定流量的气体流量或不能保持临界膨胀条件的情况下，设有供给压力不 足信号的发送机构。
[0121]图19显示了使用作为本发明的实施对象的前述带有流量监测器的压力式流量控 制装置I的流体供给系统的一示例，该流体供给系统由清洗气体供给系统B、处理气体供给 系统A以及带有流量监测器的压力式流量控制装置I和处理气体使用系统C等构成。
[0122]另外，在该流体供给系统的使用时，通常首先从清洗气体供给系统B将N2、Ar等的 不活泼气体作为清洗气体Go而向管路8、带有流量监测器的压力式流量控制装置I、管路9 等流动，清洗流体供给系统内。随后，取代清洗气体Go而供给处理气体Gp，在带有流量监测 器的压力式流量控制装置I中调整成期望的流量，同时将处理气体Gp向使用系统C供给。
[0123]此外，在图10中，\、\、V3为阀，一般使用具备流体压力驱动部、电动驱动部的自 动开闭阀。
[0124]使用本发明而检查的阀为前述图19中的Vp V2及V3等，该阀V1?V3的所谓阀座 泄漏和动作异常，使用带有流量监测器的压力式流量控制装置（以下称为压力式流量控制 部Ia)而在朝向处理室E的处理气体的供给开始的准备中或处理气体的供给停止的准备中 等进行检查。
[0125]更具体而言，各阀％、V2、V3的动作异常通过使用了压力式流量控制部la(即压力 式流量控制装置FCS)的如下顺序而检查。
[0126]一、阀V1的动作异常
a.使规定的实际气体（处理气体Gp)流通，通过FCS而使规定的设定流量的气体流通。
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此时，在FCS的流量指示值和压力指示值（配管路8及/或配管路9)向0变化的情况下， 在阀V1的动作中存在异常（不动作）。
[0127]b.使规定的实际气体（处理气体Gp)向FCS流通，在诊断FCS的实际气体控制流 量是否为规定流量的过程中（以下称为实际气体流量自身诊断时），在从FCS发送供给压力 不足的错误信号的情况下，在阀V1的动作中存在异常（不动作)。
[0128]二、阀V2的动作异常
a.使N2作为清洗气体G而流通，通过FCS而使规定的设定流量的气体流通。此时，在 FCS的流量指示值和压力指示值向0变化的情况下，存在阀V2的动作异常（不动作）。
[0129]b.使N2气体向FCS流通，在诊断FCS的N2气体控制流量是否为规定流量的过程 中（以下称为N2流量自身诊断时），在从FCS发送供给压力不足的错误信号的情况下，在阀 V2的动作中存在异常（不动作）。
[0130]三、阀V3的动作异常
a.在使N2或实际气体流动的状态下的N2流量自身诊断时或实际气体流量自身诊断 时，在从FCS发送流量自身诊断错误信号的情况下，在阀V3的动作中存在异常（不动作）。
[0131]b.在配管9b等的真空抽吸时，在FCS的压力输出显示未下降至零的情况下，在阀 V3的动作中存在异常（不动作）。
[0132]c.在FCS的流量设定时，在即使使前述流量设定值适当地变化、FCS的压力显示值 也不变化的情况下，存在阀V3的动作异常（不动作）。
[0133]另外，通过使用了 FCS的下列顺序来检查各阀的阀座泄漏。
[0134]一、阀V1的阀座泄漏
a.在N2引起的FCS的流量自身诊断时，如果在阀V1存在阀座泄漏，则N2向实际气体Gp 侧逆流，阀V1的上游侧的实际气体Gp成为N2和实际气体Gp的混合气体。
[0135]随后，如果实施FCS的实际气体流量自身诊断，则以混合气体进行该实际气体流 量自身诊断，因而诊断值成为异常值。
[0136]该诊断值成为异常值，从而判明在阀V1存在阀座泄漏。
[0137]具体而言，在实际气体（处理气体Gp)的流动因数F.F. > I的情况下，诊断结果 向负值侧偏移，另外，在实际气体（处理气体Gp)的F.F. < I的情况下，诊断结果向正值侧 偏移。
[0138]此外，流动因数F. F.在FCS的节流口和节流口上游侧压力P1相同的情况下，为显 示实际气体流量为基准气体（N2)流量的几倍的值，为以F.F.=实际气体流量/N2流量来定 义的值（参照日本特开2000-66732号等）。
[0139]二、阀V2的阀座泄漏
在实际气体流量自身诊断时的诊断值为异常值的情况下，在阀V2产生阀座泄漏。
[0140]这是因为，N2气体混入到FCS的上游侧配管8的实际气体Gp内，在FCS中进行基 于混合气体的实际气体流量自身诊断，因而诊断值为异常值。
[0141]三、阀V3的阀座泄漏
在FCS引起的流量控制的结束后，将阀V3保持于关闭的状态，并且使FCS的流量设定 为0(设定成流量为零）。
[0142]随后，如果FCS的压力指示值下降，则在阀V3产生阀座泄漏。
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[0143]通过进行如上所述的使用了 FCS的各操作，从而在图19的构成的流体供给系统 中，能够使用FCS而检测阀W V3的动作异常和阀座泄漏。
[0144]此外，在图19的实施方式中，将具备3个阀的流体供给系统作为本发明的适用对 象，但即使处理气体供给系统A的数目为多个，或者处理气体使用系统C的数目为多个，当 然也能够适用本发明。
[0145]图20显示了检查图19所示的流体供给装置的各阀m的异常的情况的流程 图。
[0146]此外，本流程图在图19中，将以下作为前提：一、在各阀Vi、V2、V3、FCS及配管系统
8、9、9b等无阀座泄漏以外的外部泄漏（例如来自接头或阀盖等的泄漏）；二、各阀的驱动部 正常地动作；三、FCS正常地动作不同时地开放等。
[0147]首先，在步骤So中开始异常检查。接着，在步骤31中进行V1闭、V2开一闭（切 换）、V3闭、FCS控制阀开的操作，将N2填充至FCS的下游侧配管9。
[0148]在步骤S2中，检查FCS的压力显示P1即图I中的压力传感器Ia的压力显示P1，判 IItP1的增减Ap1是否为O。
[0149]在AP1不为0且P1上升的情况下，V1或V2中的任一方或双方异常（阀座泄漏或 动作不良），另外，在P1减少的情况下，判断V3异常（阀座泄漏或动作不良）（步骤S3)。
[0150]接着，在步骤S4中，在以V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开的情况对配管内进行真 空抽吸之后，使V1开、V2闭而使处理气体（实际气体）Gp向FCS流动，在步骤S5中检查FCS 的压力显示P:。如果P1上升，则V1的动作正常（步骤S7)，如果P1无上升，则判断V1的动 作异常（步骤S6)，确认V1的动作状况。
[0151]随后，在步骤S8中，在以V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开的情况对配管内进行真 空抽吸之后，使V1闭、V2开而检查FCS的压力显示P1 (步骤S9)。如果P1不上升，则判断V2 的动作异常（步骤S10)，确认V2的动作状况。
[0152]另外，如果P1上升，则V2的动作判断为正常(步骤Sn)。
[0153]接着，在步骤S12中，判断前述步骤S2中的阀类的异常是否相当于阀V3的动作异 常。即，如果步骤S2的判断为否（阀Vi、V2、V3内的一者动作异常）且阀V1和V2的正常，则 判断阀V3动作异常（步骤s13)，另外，在步骤S2的判断为是的情况下，判断各阀m的 动作为正常（步骤S14)。
[0154]接着，进行各阀VpV2、V3的阀座泄漏的检查。S卩，在步骤S15中，在以V1闭、V2闭、 V3开、FCS的控制阀3开的情况对配管内进行真空抽吸之后，与步骤S1同样地使V1闭、V2开 —闭（切换）、V3闭，对FCS和阀V3间的配管9b加压而将FCS的压力显示保持在P1 (在控 制阀3和阀V3之间保持压力)。
[0155]在步骤S16中，检查前述P1的减压，如果存在减压，则判断在阀V3存在阀座泄漏（步 骤s17)。另外，如果无减压，则判断在阀V3无阀座泄漏（步骤S18)。
[0156]接着，在步骤S19中，在以V1闭、V2闭、V3开、FCS的控制阀3开的情况对配管内进 行真空抽吸之后，在使阀％闭、V2闭、V3开而对配管路8、9、9b减压（真空抽吸）之后，使阀 V3关闭（步骤S20)。
[0157]随后，在步骤S21中，检查FCS的压力显示P1,如果压力显示P1不增压，则在步骤S22 中判断在阀VpV2无阀座泄漏，异常检查结束（步骤S31)。
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[0158]另外，如果在步骤S21中P1增压，则判断在阀V1或V2中的一者存在阀座泄漏（步 骤S23)，进入判断存在阀座泄漏的阀为哪个阀的工序。
[0159]在步骤S24中，在以V1闭、V2闭、V3开、FCS的控制阀3开的情况对配管内进行真空 抽吸之后，使阀V1开、V2闭，进行带有流量监测器的压力式流量控制装置I的实际气体流量 自身诊断。即，对比使实际气体（处理气体Gp)流动时的压力下降特性和初始设定压力下 降特性，如果两者之间的差为容许值以下，则判断诊断值无异常。另外，相反地，在前述两者 之间的差为容许值以上的情况下，判断诊断值有异常。
[0160]在步骤S24中，如果诊断值无异常，则判断仅在阀V1存在阀座泄漏（步骤S26)。这 是因为，即使在阀V1存在阀座泄漏，如果在阀V2无阀座泄漏，则向带有流量监测器的压力式 流量控制装置I(FCS)流入的流体也仅为处理气体Gp，所以前述实际气体流量自身诊断的 诊断值无异常。
[0161]另一方面，在步骤S24中诊断值异常时，在步骤S27中使阀V1闭、阀V2开，进行带有 流量监测器的压力式流量控制装置I (FCS)的N2流量自身诊断。即，对比使队气体流动时 的压力下降特性和初始压力下降特性，如果两者的差为容许值以下，则判断诊断值无异常。 另外，如果两者的差为容许值以上，则判断诊断值异常。
[0162]在步骤S28中，如果N2流量自身诊断的诊断值无异常，则在步骤S29中判断仅阀V2 有阀座泄漏。这是因为，如果阀V1预先发生阀座泄漏，则实际气体向内N2内混入，FCS的流 量自身诊断值中出现异常。
[0163]相反地，在步骤S28中，在N2流量自身诊断值存在异常的情况下，阀V1发生阀座泄 漏，N2和实际气体的混合气体向FCS流入，使得前述诊断值产生异常。由此，在步骤S3tl中， 判断阀V1和V1双方有阀座泄漏。
[0164]此外，在图20的异常检查流程图中，作为在步骤S3中检测阀m的异常之后 分别依次进行检查各阀'、V2, V3的动作异常和阀座泄漏异常的流程。可是，如果在步骤S3 中检测出异常，则也可以首先根据异常的变动程度来判定异常的种类为阀的动作异常或阀 座泄漏中的哪一者，并且分别地，如果为动作异常，则实施步骤S4?步骤S13，如果为阀座泄 漏异常，则实施步骤S15?步骤S3tl。
[0165]另外，前述动作异常的判定能够根据步骤S3中的P1的上升率或P1的减少率来判 断。例如，如果P1的上升率大，则能够判断为阀的开闭异常，如果P1的上升率小，则能够判 断为阀的阀座泄漏异常。
[0166]接着，验证流量自身诊断时的压力下降特性和流量自身诊断的结果判定为异常的 情况的异常原因等的关系。
[0167]此外，流量自身诊断是指，如上所述地对比初始设定的压力下降特性和诊断时的 压力下降特性，在其差为预定范围外的情况下判断为异常。
[0168]首先，
【发明者】等构成图19所示的基本的流体供给系统，使故障（异常）模拟地产 生，并且调查各异常时的压力下降特性。另外，解析所得到的压力下降特性及其产生主要原 因的关系，根据该解析结果，发现在压力下降特性的方式和异常产生的原因之间存在密切 的一定关系。即，发现如果判明异常产生时的压力下降特性的方式，则能够得知异常产生的 原因。
[0169]图21调查了在流量自身诊断中模拟地产生的具体的故障的种类A(故障的特定）、
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由此产生的现象B、以及与产生的现象B直接关联的故障的概括的主要原因C的关系，将其 做了总结。
[0170]另外，压力下降特性的方式的栏的数值（I?4)显示了如后所述地相对于具体的 故障的种类A而分别产生的压力下降特性的方式的类型。
[0171]图22至图28分别显示了图21所示的使各个具体的故障产生的情况的流量自身 诊断的压力下降特性，分别地，横轴显示时间，另外，纵轴显示压力式流量控制部Ia即FCS 的检测压力。
[0172]S卩，在图22中，来自气体供给源侧的供给压力不足，因而在100%流量保持时，控制 压力不足，使得压力下降特性的方式为后述的类型4的方式。
[0173]在图23 (a)中，由于二次侧（FCS的输出侧）的空气动作阀V3的空气动作故障，因 而节流口二次侧压力上升，结果，压力下降从诊断途中延迟（成为类型2的方式）。
[0174]另外，在图23(b)中，由于泄漏气体从节流口二次侧的外部向二次侧流入，因而节 流口二次侧压力上升，压力下降特性的方式与上述图23(a)的情况相同为类型2的方式。
[0175]在图24(a)中，流动因数（F. F.)大的气体向压力式流量控制部Ia即FCS的一次侧 流入，因而气体容易从节流机构（节流口）排出，结果，压力下降特性的压力下降变快（类 型3的方式）。
[0176]相反地，在图24(b)中，流动因数（F. F.)小的气体流入，因而气体难以从节流机构 (节流口）排出，压力下降特性的压力下降延迟（类型I的方式）。此外，在以下的记述中， 以节流口表现节流机构。
[0177]在图25(a)中，节流口堵塞，因而气体难以从节流口排出，压力下降特性的压力下 降延迟（类型I的方式）。
[0178]相反地，在图25(b)中，节流口扩大直径，因而气体容易从节流口排出，压力下降 变快（类型3的方式）。
[0179]在图26中，控制阀3产生阀座泄漏，因而在流量自身诊断时，气体从控制阀3流 入，压力下降特性的压力下降延迟（类型I的方式）。
[0180]在图27中，控制阀3的驱动部的传递系统中存在异常，因而控制阀不顺利地开阀。 结果，不进行气体的供给，气体不流动，因而压力下降特性不变化（类型4的方式）。
[0181]图28显示了压力式流量控制部Ia的零点调整不准确的情况，在零点向正值侧变 动时，压力下降延迟，成为类型I的方式。
[0182]另外，在零点向负值侧变动时，压力下降变快，其压力下降特性成为类型3的方 式。
[0183]图29总结地显示了上述图22至图28所示的流量自身诊断时的压力下降特性的 类型的方式。
[0184]S卩，压力下降特性在下列I?4的4个类型的方式（图案）中大大地不同。
[0185](类型I的压力下降特性（紧接着诊断后，压力下降延迟））
产生于流动因数小的气体的混入、生成物向节流口的附着、废物堵塞、控制阀的废物的 卡住、生成物附着（阀座泄漏）、零点的正值变动等的故障的情况。
[0186](类型2的压力下降特性（压力下降从诊断途中延迟））
产生于二次侧阀的空气操作机构的故障、从外部向二次侧的泄漏等的故障的情况。
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[0187](类型3的压力下降特性（紧接着诊断后，压力下降变快））
产生于流动因数大的气体的混入、不适当的零点输入、腐蚀引起的孔（节流口）的堵 塞、节流口板的破损、零点的负值变动等的故障的情况。
[0188](类型4的压力下降特性（在诊断时的初始未达到100%流量））
产生于供给压力的不足、一次侧阀的空气操作机构的故障、（粗滤器的）废物堵塞、控 制阀驱动部的传递系统的异常（控制阀的故障）等的情况。
[0189]根据上述图21、图22至图29的记载也清楚，在本发明中，探讨流量自身诊断时的 压力下降特性的方式相当于I?4的哪一类型，从而能够容易地得知故障的原因及其产生 位置，能够高效率地迅速地进行气体供给系统的修补（或检查）。
[0190]接着，如果判明在流体供给系统的阀产生阀座泄漏等、或者在带有流量监测器的 压力式流量控制装置I本身产生某些故障使得流量自身诊断时的监测流量具有异常，则判 别该监测流量的异常是由流体供给系统的异常引起还是或者由带有流量监测器的压力式 流量控制装置I本身的异常引起，在带有流量监测器的压力式流量控制装置I的故障等为 原因时，有必要迅速地更换带有流量监测器的压力式流量控制装置I。
[0191]因此，在本发明中，如果表现监测流量异常，则首先如图30所示地进行带有流量 监测器的压力式流量控制装置I的流量自身诊断（步骤40)。
[0192]此外，流量自身诊断方法与通过前述图20等说明的方法同样。另外，判明该监测 流量的异常一般以图I所示的热式流量传感部Ib的零点的偏移、压力式流量控制部Ia的 零点的偏移、流体供给系统的异常以及带有流量监测器的压力式流量控制装置I本身的故 障等为原因而产生。
[0193]在前述步骤40中进行流量自身诊断，在步骤41中诊断其结果，如果流量自身诊断 结果处于预定的正常范围内，则在步骤42中进行热式流量传感器2的零点调整之后，在步 骤43中再次确认监测流量输出，如果在步骤44中流量输出处于预定的正常范围内，则判断 为能够使用，提供于持续使用。
[0194]如果在步骤41中流量自身诊断结果为设定范围外，则在步骤45中进行流量自身 诊断的监测流量异常的原因的解析，把握监测流量的异常的原因。
[0195]随着使用前述图21至图29而说明时进行该流量自身诊断异常的主要原因解析， 判别异常的原因相当于四个类型内的哪一类型。
[0196]另外，在带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自身诊断中，在根据其压 力下降特性曲线的方式而判断流量异常的原因起因于节流口的口径变化的情况下（例如， 图25 (a)的类型I和图25(b)的类型2的情况），也可以使监测流量值为正确值而校正带有 流量监测器的压力式流量控制装置的流量输出值。
[0197]此外，作为该带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量输出值的校正方法， 能够为例如将流量检测点适宜地选定为5?10点左右并使用各点的监测流量值和流量输 出值的差异而校正的方法等。
[0198]接着，首先，在步骤46中，检查压力传感器的零点是否存在偏移，如果压力传感器 的零点无偏移，则在步骤47中检查是否相当于流体供给系统的异常。
[0199]相反地，如果在前述步骤46中判明压力传感器的零点存在偏移，则在步骤48中调 整压力传感器的零点后，再次向步骤40返回处理而实行流量自身诊断。
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[0200]在前述步骤47中，检查异常的主要原因是否相当于液体供给系统的异常，在不相 当于液体供给系统的异常的情况下，判断带有流量监测器的压力式流量控制装置本身中存 在监测流量的异常原因，进行带有流量监测器的压力式流量控制装置的替换、更换的处置。
[0201]另外，在步骤47中，在判明异常的主要原因相当于流体供给系统的异常的情况 下，在步骤49中进行流体供给系统的修补或复原，随后，再次向步骤40返回处理而进行流 量自身诊断。
[0202]产业上的利用可能性
本发明不仅能够适用于半导体制造装置用气体供给设备，还能够广泛地适用于化学产 业和食品产业等的流体供给设备全体，该流体供给设备全体使用了拥有压力传感器的带有 流量监测器的压力式流量控制装置。
[0203]符号说明
1带有流量监测器的压力式流量控制装置 Ia 压力式流量控制部
Ib 热式流量监测部
2热式流量传感器 2b 传感电路
2d 旁通管组 2e 传感管
3控制阀 3a 阀驱动部
4温度传感器
5压力传感器
6节流口
7控制部
7a 压力式流量运算控制部 7b 流量传感控制部 7aj 输入端子 7a2 输出端子 7bj 输入端子 7b2 输出端子
8入口侧通路
9出口侧通路
10机器本体内的流体通路
11气体供给源
12压力调整器
13清洗用阀
14输入侧压力传感器
15数据记录器
16真空泵
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17压力传感器
Pd 控制阀的控制信号
Pc 流量信号
A1 流量设定输入
A2 压力式流量控制装置的流量输出
B1热式流量传感器输出（图6，热式流量传感器为一次侧的情况） B2热式流量传感器输出（图7，热式流量传感器为二次侧的情况）
A处理气体供给系统 A1 配管
B清洗气体供给系统 B1 配管
C处理气体使用系统
E处理室
FCS 压力式流量控制装置 V1?V3 阀 Go 清洗气体 Gp 处理气体
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【权利要求】
1.一种带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，由下列部件构成: 流体的入口侧通路； 控制阀，其与入口侧通路的下游侧连接并构成压力式流量控制部； 热式流量传感器，其与控制阀的下游侧连接； 节流口，其介入设置在与热式流量传感器的下游侧连通的流体通路； 温度传感器，其设在所述控制阀与节流口之间的流体通路的附近； 压力传感器，其设在所述控制阀与节流口之间的流体通路； 出口侧通路，其与所述节流口连通；以及 控制部，其由压力式流量运算控制部及流量传感控制部构成，该压力式流量运算控制部被输入来自所述压力传感器的压力信号及来自温度传感器的温度信号，对流通于节流口的流体的流量值Q进行运算，并且，向阀驱动部输出使所述控制阀沿所运算的流量值与设定流量值的差减少的方向进行开闭动作的控制信号Pd，该流量传感控制部被输入来自所述热式流量传感器的流量信号并根据该流量信号而将流通于节流口的流体流量运算显示。
2.根据权利要求1所述的带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，将压力传感器设在控制阀的出口侧与热式流量传感器的入口侧之间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，作为这样的控制部:如果由流量传感控制部运算的流体流量与由压力式流量运算控制部运算的流体流量之间的差超过设定值，则进行警报显示。
4.根据权利要求1所述的带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，将控制阀、热式流量传感器、节流口、压力传感器、温度传感器、入口侧通路、出口侧通路一体地组装于一个机体，并且，将流体通路一体地形成于机体。
5.一种带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，由下列部件构成: 流体的入口侧通路； 控制阀，其与入口侧通路的下游侧连接并构成压力式流量控制部； 热式流量传感器，其与控制阀的下游侧连接； 节流口，其介入设置在与热式流量传感器的下游侧连通的流体通路； 温度传感器，其设在所述控制阀与节流口之间的流体通路的附近； 压力传感器，其设在所述控制阀与节流口之间的流体通路； 出口侧通路，其与所述节流口连通； 压力传感器，其设在所述节流口的下游侧的出口侧通路；以及控制部，其由压力式流量运算控制部及流量传感控制部构成，该压力式流量运算控制部被输入来自所述压力传感器及压力传感器的压力信号及来自温度传感器的温度信号，进行流通于节流口的流体的临界膨胀条件的监视并对流通于节流口的流体的流量值Q进行运算，并且，向阀驱动部输出使所述控制阀沿所运算的流量值与设定流量值的差减少的方向进行开闭动作的控制信号Pd，该流量传感控制部被输入来自所述热式流量传感器的流量信号并根据该流量信号而将流通于节流口的流体流量运算显示。
6.根据权利要求5所述的带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，作为这样的控制部:如果流通于节流口的流体违反临界膨胀条件，则进行警报显示。
7.根据权利要求5所述的带有流量监测器的压力式流量控制装置，其特征在于，将控制阀、热式流量传感器、节流口、压力传感器、温度传感器、入口侧通路、出口侧通路、压力传感器一体地组装于一个机体，并且，将流体通路一体地形成于机体。
8.一种使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的异常检测方法，使用所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的压力的显示值及/或流量自身诊断机构的诊断值而检测在流体供给系统的所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的上游侧及/或下游侧设置的阀的异常，该流体供给系统具备带有流量监测器的压力式流量控制装置，该带有流量监测器的压力式流量控制装置由流量的设定机构、流量及压力的显示机构及/或流量自身诊断机构构成并拥有压力传感器，其特征在于，使作为异常检测的对象的阀为在带有流量监测器的压力式流量控制装置的上游侧设置的清洗气体供给系统的阀和处理气体供给系统的阀、以及在带有流量监测器的压力式流量控制装置的下游侧的处理气体使用系统设置的阀，并且，使检测的异常的种类为阀的开闭动作及阀座泄漏。
9.根据权利要求8所述的使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的异常检测方法，其特征在于，使带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自身诊断机构为对比初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性而诊断异常的构成的机构，并且,根据处理气体和清洗气体的混合气体流入时的所述诊断值的变化,检测处理气体供给系统或清洗气体供给系统的阀的阀座泄漏。
10.一种使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的异常检测方法，使用所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的压力的显示值及/或流量自身诊断机构而检测在流体供给系统的所述带有流量监测器的压力式流量控制装置、其上游侧及/或下游侧设置的阀的异常，该流体供给系统具备带有流量监测器的压力式流量控制装置，该带有流量监测器的压力式流量控制装置由流量的设定机构、流量及压力的显示机构及/或流量自身诊断机构构成并拥有压力传感器，其特征在于，使所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的流量自 身诊断机构为对比初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性而诊断异常的构成的机构，并且，判别该流量自身诊断机构引起的流量自身诊断时的压力下降特性与所述初始设定时的压力下降特性对比而相当于以下哪种方式:是紧接着诊断后压力下降迟缓、还是压力下降从诊断途中迟缓、还是紧接着诊断后压力下降变快、还是诊断开始时的压力未达到初始设定时的压力，根据所述判别的流量自身诊断时的压力下降特性的方式，判定所检测出的异常的原因。
11.一种使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的监测流量异常时的处置方法，其特征在于，使用权利要求10所述的流体供给系统的异常检测方法而进行流量自身诊断，在根据流量自身诊断时的压力下降特性的方式判定所检测出的异常的原因之后，确认压力传感器的零点的偏移，在零点偏移的情况下，调整该零点然后再次进行流量自身诊断，另外，在所述零点无偏移的情况下，判别所述判定的异常的原因是否为流体供给系统的异常，在流体供给系统异常的情况下，使流体供给系统的异常复原，另外，在流体供给系统无异常的情况下，判断为所述带有流量监测器的压力式流量控制装置本身的异常并将其替换。
12.一种使用了带有流量监测器的压力式流量控制装置的流体供给系统的监测流量异常时的处置方法，其特征在于，使用权利要求10所述的流体供给系统的异常检测方法而进行流量自身诊断，在所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的节流口的径变化为原因而监测流量异常的情况下，使监测流量为正确值而进行所述带有流量监测器的压力式流量控制装置的校正。`
【文档编号】G05D7/06GK103502902SQ201280022337
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年5月10日
【发明者】平田薰, 土肥亮介, 西野功二, 池田信一, 杉田胜幸 申请人:株式会社富士金