CN101258456A - 使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***的异常检测方法 - Google Patents

使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***的异常检测方法 Download PDF

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Abstract

能够不将阀从流体供给***的配管路径拆下而利用具有压力传感器的流量控制装置的功能简单且迅速、正确地检查组装在使用流量控制装置的流体供给***中的多个阀的动作不良及座泄漏等异常。具体而言，在装备有包括流量设定机构、流量及压力的显示机构及或流量自诊断机构的具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***中，利用上述流量控制装置的上述压力的显示值及或流量自诊断机构的诊断值检测上述流量控制装置及设在其上游侧及或下游侧的控制阀的异常。

Description

使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***的异常检测方法
技术领域
本发明涉及使用具有压力传感器的流量控制装置检测流量控制装置及设在其上游侧及下游侧的阀的异常的方法，主要在半导体制造设备及化学相关设备中使用。
背景技术
在半导体制造设备及化学相关设备中，一般在流体供给***的流量控制中广泛地使用压力式流量控制装置FCS和热式质量流量控制装置MFC。
此外，在上述压力式流量控制装置FCS中，具备检测声速喷嘴及节流孔等节流机构的上游侧及或下游侧的流体压力的压力传感器、和用来将各检测压力向外部显示的机构，通过该压力传感器，即使流体在现实中没有通过压力式流量控制装置FCS而流通，也能够容易地检测流体供给***的各部分的压力。
相对于此，上述热式质量流量控制装置MFC难以如压力式流量控制装置FCS那样检测气体供给***的各部分的压力而将其向外部显示。这是因为对于压力式流量控制装置FCS与热式质量流量控制装置MFC而言，使压力传感器的动作机构(压力的检测功能)基本上不同。
图13是表示使用由上述压力式流量控制装置FCS或热式质量流量控制装置MFC构成的流量控制装置D的流体供给***的流量控制的基本的电路结构的图，这里设被控制流体是气体。
参照图13，在由上述压力式流量控制装置FCS或热式质量流量控制装置MFC构成的流量控制装置D的上游侧，以并列状连接有吹扫用气体供给***B和工作气体供给***A，并且在流量控制装置D的下游侧连接有工作气体使用***C。
进而，在上述各气体供给***A、B及气体使用***C中分别夹设有阀V1、V2及V3。
另一方面，如该图13的流体供给***中，一般定期地检修阀V1～V3的动作状况等，该检修作业在通过工作气体使用***C将所需的工作气体向既定部位稳定地供给方面是不可或缺的。
即，在上述阀V1～V3的检修(以下称作检查)中，通常进行各阀的动作状态(包括阀驱动器的动作)的检查、和各阀的座泄漏的检查。
但是，在使用热式质量流量控制装置MFC作为流量控制装置D的情况下，不能例如利用它检测工作气体使用***C的气体压力的变动、根据该检测值检测阀V3的座泄漏。
结果，在工作气体使用***C的阀V3的座泄漏检查时，需要将阀V3从管路中拆下、利用另外设置的试验装置对其检查，有在阀V3的座泄漏检查中需要许多工夫和时间的问题。
另外，这对于流量控制装置D的上游侧的阀V1及阀V2也同样，通常这些阀V1、V2的座泄漏是通过将各阀V1、V2从管路拆下、通过另外设置的座泄漏试验装置进行检查。因此，有需要许多工夫和时间的问题。
【专利文献1】特开平8-338546号
【专利文献2】特开2000-66732号
【专利文献3】特开2000-322130号
【专利文献4】特开2003-195948号
【专利文献5】特开2004-199109号
发明内容
本发明是为了解决以往的使用热式质量流量控制装置或其他结构的流量控制装置的气体供给***中的如上述那样的问题、即在设于流量控制装置的上游侧及下游侧的阀的座泄漏等的检查时、必须将各阀从管路中拆下、在座泄漏的检查中需要许多工夫和时间的问题而做出的，目的是提供一种使流量控制装置为具备流量设定机构和流量及压力的显示机构及或流量自诊断机构的流量控制装置、利用该流量控制装置的压力传感器及上述各机构、不将各阀等从管路拆下而能够简单且正确地进行流量控制装置及配设在其上游侧及或下游侧的各阀的动作状态及座泄漏的检查的、使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***的异常检测方法。
此外，本发明的另一目的是在根据流量自诊断机构的诊断值检测到在阀或流量控制装置自身的动作中有异常的情况下、根据以作为该诊断的基础的压力下降特性的形态确定异常的发生原因并能够将其显示。
进而，本发明的另一目的是在检测到阀的座泄露异常的情况下、能够简单地运算产生的泄漏量并将其显示。
技术方案1的发明的基本结构是，在装备有包括流量设定机构、流量及压力的显示机构及或流量自诊断机构的具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***中，利用上述流量控制装置的流量及压力的显示机构的显示值及或流量自诊断机构的诊断值检测上述流量控制装置及设在其上游侧及或下游侧的阀的异常。
技术方案2的发明是在技术方案1的发明中，使作为异常检测的对象的阀为设在流量控制装置的上游侧的吹扫用气体供给***的阀和工作气体供给***的阀、以及设在流量控制装置的下游侧的工作气体使用***中的阀，并且使检测的异常的种类为阀的开闭动作及座泄漏。
技术方案3的发明是在技术方案1或技术方案2的发明中，使流量控制装置的流量自诊断机构为将进行了初始设定的压力下降特性与诊断时的压力下降特性对比来诊断异常的机构，并且根据工作气体与吹扫用气体的混合气体流入时的上述诊断值的变化，检测工作气体供给***或吹扫用气体供给***的阀的座泄漏。
技术方案4的发明的基本结构是，在技术方案1或技术方案2的发明中，根据流量自诊断机构的流量自诊断时的压力下降特性的形态判断检测到的异常的原因。
技术方案5的发明是在技术方案1的发明中，经由工作气体使用***的配管将流量控制装置的上游侧及下游侧的配管内抽真空，根据上述流量控制装置的压力的显示值检测各阀的座泄漏异常。
技术方案6的发明的基本结构是，在技术方案1或技术方案2的发明中，在检测到阀的座泄漏异常时，运算并显示其泄漏量Q(sccm)。
技术方案7的发明的基本结构是，在技术方案6的发明中，通过Q＝K·273·R/(273+T)(其中K是常数，T是温度(℃)，R是压力下降率(Pa abs·m3/s)，并且R在密闭配管***的内容积v(m3)及Δt(sec)之间的压力指示值的变动是ΔP(Pa abs)时、是通过R＝-ΔP×v/Δt给出的值)运算从阀座的泄漏量Q(sccm)。
在本发明中，利用组装在气体供给***中的压力式流量控制装置FCS本身，能够不将各阀类从配管路径拆下而很容易且正确地检查气体供给***内的阀的开闭动作的异常及座泄漏的发生、压力式流量控制装置FCS的零点的异常。
此外，在本发明中，在发生了阀的座泄漏或阀的动作异常、压力式流量控制装置FCS的零点的异常的情况下，能够根据压力下降特性曲线的形态正确地确定该异常的发生的原因，能够更有效率地进行必要的设备等的维修及或调节。
进而，在本发明中，如果检测到座泄漏的异常，则能够在短时间内自动地运算及显示其泄漏量，所以能够正确且迅速地判断设备装置等的运转可否持续及座泄漏的发生造成的影响。
附图说明
图1是表示用来实施本发明的流体供给***的一例的框结构图。
图2是表示本发明的检测流体供给***的阀的异常的方法的一例的流程图。
图3是表示在压力式流量控制装置FCS的流量自诊断中供给压力不足的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图4(a)是表示2次侧的空气驱动型阀的驱动机构故障时的、并且图4(b)是表示从外部向2次侧有泄漏的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图5(a)是表示流量因数(F.F.)较大的气体混入的情况下的、并且图5(b)是表示流量因数(F.F.)较小的气体混入的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图6(a)是在节流孔中有堵塞的情况下的、并且图6(b)是在节流孔扩大的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图7是表示在压力式流量控制装置FCS的控制阀中有座泄漏的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图8是表示在压力式流量控制装置FCS的控制阀的驱动部中有故障的情况下的压力下降特性的代表例的图。
图9是表示压力式流量控制装置FCS的零点变动时的压力下降特性的代表例的图。
图10是表示从图3到图9的各压力下降特性的形态(图形)导出的四个压力下降特性的类型的图。
图11是压力式流量控制装置FCS的流量自诊断的压力下降特性的测量装置的***图。
图12是表示由图11的测量装置测量的压力下降特性的一例的图，图12(a)是表示小容量(10sccm)的压力式流量控制装置FCS的少量泄漏发生(0.2sccm)时的、并且图12(b)是表示大容量(2000sccm)的压力式流量控制装置FCS的大量泄漏发生(4sccm)时的压力下降特性的一例的图。
图13是表示具备以往的流量控制装置的流体供给***的一例的框结构图。
图14是表示以往的压力式流量控制装置的结构的概要图。
图15是表示流量自诊断时的故障的种类和发生的现象以及发生原因的关系的图。
附图标记说明
A工作气体供给***，A1配管，B吹扫用气体供给***，B1配管，C工作气体使用***，1c配管，D压力式流量控制部，V1～V3阀，Go吹扫用气体，Gp工作气体，1a压力式流量控制装置FCS的上游侧配管，FCS压力式流量控制装置，1b压力式流量控制装置FCS的下游侧配管，E工作腔室
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
图14(a)及图14(b)是表示以往的压力式流量控制装置FCS的基本结构的一例的图，由控制阀2、压力检测器6、27、由声速喷嘴或节流孔构成的节流机构8、流量运算电路13、流量设定电路14、运算控制电路16、流量输出电路12等形成压力式流量控制装置FCS的主要部分。另外，在图14(a)及图14(b)中，在节流机构8中使用节流孔。
在图14(a)及图14(b)中，3是节流孔上游侧配管，4是阀驱动部，5是节流孔下游侧配管，9是阀，15是流量变换电路，10、11、22、28是放大器，7是温度检测器，17、18、29是A/D变换器，19是温度修正电路，20、30是运算电路，21是比较电路，Qc是运算流量信号，Qf是切换运算流量信号，Qe是流量设定信号，Qo是流量输出信号，Qy是流量控制信号，P1是节流孔上游侧气体压力，P2是节流孔下游侧气体压力，k是流量变换率。
此外，该压力式流量控制装置FCS除了图14(a)及图14(b)中记载的基本电路以外，当然还设有运算等需要的处理程序及数据等的存储装置、以及各种运算处理部。
上述图14(a)的压力式流量控制装置FCS主要在节流孔上游侧流体压力P1与节流孔下游侧流体压力P2的比P2/P1等于流体的临界值或比其低的情况下(所谓气体流处于临界状态下时)使用，流通过节流孔8的流体流量Qc由Qc＝KP1(其中K是比例常数)给出。
此外，上述图14(b)的压力式流量控制装置FCS主要在临界状态与非临界状态这两个流动状态的流体的流量控制中使用，流过节流孔8的流体的流量作为Qc＝KP2 m(P1-P2)n(K是比例常数，m和n是常数)给出。
在上述图14(a)的压力式流量控制装置FCS中，控制流量的设定值作为流量设定信号Qe由电压值给出，例如如果上游侧压力P1的压力控制范围0～3(kgf/cm2abs)用电压范围0～5V显示，则Qe＝5V(全刻度值)对应于3(kgf/cm2abs)的压力P1的流量Qc。
例如，在将流量变换电路15的变换率k设定为1时，如果输入流量设定信号Qe＝5V，则切换运算流量信号Qf(Qf＝kQc)为5V，开闭操作控制阀2直到上游侧压力P1变为3(kgf/cm2abs)，对应于P1＝3(kgf/cm2abs)的流量Qc＝KP1的流体流通过节流孔8。
在该图14(a)及图14(b)的压力式流量控制装置FCS中，设有对应于流量的设定机构的流量设定电路14、对应于压力的显示机构的压力显示机构(图示省略)、和显示流量的流量输出电路12等。
此外，在该压力式流量控制装置FCS中设有所谓流量自诊断机构(图示省略)，构成为，如后述那样将初始设定的压力下降特性和诊断时的压力下降特性对比，判断异常状态并且输出其判断结果。
进而，在压力式流量控制装置FCS中，设有在因从气体供给源向控制阀2的供给压力不足而不能供给设定流量的气体流量、或不能保持临界条件的情况下，供给压力不足信号的发送机构。
图1是表示作为本发明的实施对象的使用了上述压力式流量控制装置FCS的流体供给***的一例的图，该流体供给***由吹扫用气体供给***B、工作气体供给***A、压力式流量控制部D和工作气体使用***C等构成。
此外，在该流体供给***的使用时，通常首先从吹扫用气体供给***B使N2或Ar等非活性气体作为吹扫用气体Go向管路1a、压力式流量控制装置FCS、管路1b等流入，将流体供给***内清洁。然后，代替吹扫用气体Go而供给工作气体Gp，在压力式流量控制部D中一边调节为希望的流量、一边将工作气体Gp向工作气体使用***C供给。
另外，在图1中，V1、V2、V3是阀，一般使用具备流体压力驱动部及电动驱动部的自动开闭阀。
使用本发明检修的阀是上述图1中的阀V1、V2及V3等，利用压力式流量控制装置FCS，在向工作腔室E的工作气体的供给开始准备中或工作气体的供给停止的准备中等进行该阀V1～V3的所谓座泄漏的发生和动作的异常的检测。
更具体地讲，各阀V1、V2、V3的动作异常是通过使用压力式流量控制装置(以下称作FCS)的如下的顺序检修的。
1、阀V1的动作异常
a、使既定的实际气体(工作气体Gp)流通，通过FCS使既定的设定流量的气体流通。此时，在FCS的流量指示值及压力指示值(配管路径1a及或配管路径1b)向0变化的情况下，在阀V1的动作中有异常(不动作)。
b、使既定的实际气体(工作气体Gp)流通，在FCS的实际气体控制流量是否变为既定流量的诊断中(以下称作实际气体流量自诊断时)从FCS发送了供给压力不足的错误信号的情况下，在阀V1的动作中有异常(不动作)。
2、阀V2的动作异常
a、使N2作为吹扫用气体G流通，通过FCS使既定的设定流量的气体流通。此时，在FCS的流量指示值或压力指示值向0变化的情况下，在阀V2的动作中有异常(不动作)。
b、使N2气体向FCS流通，在FCS的N2控制流量是否变为设定流量的诊断中(以下称作N2流量自诊断时)从FCS发送了供给压力不足的错误信号的情况下，在阀V2的动作中有异常(不动作)。
3、阀V3的动作异常
a、在使N2或实际气体流过的状态下的N2流量自诊断时或实际气体流量自诊断时，在从FCS发出了流量自诊断错误信号的情况下，在阀V3的动作中有异常(不动作)。
b、在配管1c等的抽真空时，在FCS的压力输出显示没有下降到零的情况下，在阀V3的动作中有异常(不动作)。
c、在FCS的流量设定时，在即使使上述流量设定值适当地变化在FCS的压力显示值中也没有变化的情况下，有阀V3的动作异常(不动作)。
此外，各阀V1、V2、V3的座泄漏的发生(以下称作座泄漏)通过使用FCS的以下的顺序检修。
1、阀V1的座泄漏
a、在利用N2的FCS的流量自诊断时，如果在阀V1中有座泄漏，则N2向实际气体Gp侧倒流，阀V1的上游侧的实际气体Gp成为N2与实际气体Gp的混合气体。
然后，如果实施FCS的实际气体流量自诊断，则该实际气体流量自诊断成为在混合气体中进行，诊断值变为异常值。
通过该诊断值变为异常值，判断在阀V1中有座泄漏。
具体而言，在实际气体(工作气体Gp)的流量因数F.F.＞1的情况下诊断结果向-侧、并且在实际气体(工作气体Gp)的流量因数F.F.＜1的情况下诊断结果向+侧偏位。
另外，流量因数F.F.在FCS的节流孔及节流孔上游侧压力P1相同的情况下是表示实际气体流量是基准气体(N2)流量的几倍的值，是由F.F.＝实际气体流量/N2流量定义的值(参照特开2000-66732号等)。
2、阀V2的座泄漏
在实际气体流量自诊断时的诊断值变为异常值的情况下，在阀V2中发生了座泄漏。
这是因为，N2气体向FCS上游侧配管1a的实际气体Gp内混入，在FCS中进行利用混合气体的实际气体流量自诊断，所以诊断值变为异常值。
3、阀V3的座泄漏
在FCS的流量控制结束后，将阀V3保持为关闭的状态，并且使FCS的流量设定为0(进行设定以使流量变为零)。
然后，如果FCS的压力指示值下降，则在阀V3中发生了座泄漏。
如上所述，通过使用FCS的各操作，在图1的结构的流体供给***中，能够利用FCS检测到阀V1、V2、V3的动作异常及座泄漏。
另外，在图1的实施方式中，将具备3个阀的流体供给***作为本发明的应用对象，但即使工作气体供给***A的数量是多个、或者工作气体使用***C的数量是多个，也能够进行本发明的应用。
图2表示检查图1所示的流体供给装置的各阀V1、V2、V3的异常的情况下的流程图。
另外，该流程图以在图1中、1)在各阀V1、V2、V3、FCS及配管***1a、1b、1c等中没有座泄漏以外的外部泄漏(例如从接头或阀盖的泄漏)、2)各阀的驱动部正常地动作、3)FCS正常地动作、4)V1、V2不同时开放等为前提。
首先，在步骤S0开始异常检查。接着，在步骤S1进行V1闭、V2开→闭(切换)、V3闭、FCS控制阀开的操作，将N2填充到FCS的下游侧配管1b中。
在步骤S2中检查FCS的压力显示P1，判断P1的增减ΔP1是否是0。
在ΔP1不是0的情况下，在P1上升的情况下判断V1或V2的某一个或两者为异常(座泄漏或动作不良)，此外，在P1减少的情况下判断V3为异常(座泄漏或动作不良)(步骤S3)。
接着，在步骤S4中，V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开而将配管内抽真空后，使V1开、V2闭，使工作气体(实际气体)Gp向FCS流入，在步骤S5中检查FCS的压力显示P1。如果是P1的上升，则V1的动作正常(步骤S7)，如果没有P1的上升，则判断为V1的动作异常(步骤S6)，确认V1的动作状况。
然后，在步骤S8中，V1闭、V2闭、V3开、FCS的控制阀开而将配管内抽真空后，使V1闭、V2开，检查FCS的压力显示P1(步骤S9)。如果P1不上升，则判断为V2的动作异常(步骤10)，确认V2的动作状况。
此外，如果P1上升，则判断为V2的动作正常(步骤S11)。
接着，在步骤S12中，判断上述步骤S2中的阀类的异常是否对应于阀V3的动作异常。即，如果步骤S2的判断是No(阀V1、V2、V3中的某一个动作异常)、并且阀V1及V2的动作正常，则判断阀V3的动作异常(步骤S13)，此外，在步骤S2的判断是yes的情况下，判断为各阀V1、V2、V3的动作是正常的(步骤S14)。
接着，进行各阀V1、V2、V3的座泄漏的检查。即，在步骤S15中，V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开而将配管内抽真空后，与步骤S1同样地使V1闭、V2开→闭(切换)、V3闭，将FCS与阀V3间的配管1b加压而将FCS的压力显示保持为P1(在控制阀2与阀V3间保持压力)。
在步骤S16中，检查上述P1的减压，如果有减压，则判断为在阀V3中有座泄漏(步骤S17)。此外，如果没有减压，则判断为在阀V3中没有座泄漏(步骤S18)。
接着，在步骤S19中，V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开而将配管路径1a、1b、1c减压(抽真空)后，使阀V3关闭(步骤S20)。
然后，在步骤S21中检查FCS的压力显示P1，如果压力显示P1没有增压，则在步骤S22中判断为在阀V1、V2中没有座泄漏，结束异常检查(步骤S31)。
此外，如果在步骤S21中在P1中有增压，则判断为在阀V1、V2的某一个中有座泄漏(步骤S23)，进入到判断有座泄漏的阀是哪一个的工序。
在步骤S24中，V1闭、V2闭、V3开、FCS控制阀开而将配管内抽真空后，使阀V1开、V2闭，进行FCS的实际气体流量自诊断。即，将从流过100％设定流量的实际气体(工作气体Gp)的状态使FCS控制阀关闭时的P1的压力下降特性、和初始的设定压力下降特性对比，如果两者之间的差是容许值以下，则判断为在实际气体流量自诊断的诊断值中没有异常。此外，反之，在上述两者之间的差变为容许值以上的情况下，判断为在诊断值中有异常。
在步骤S25中，如果在诊断值中没有异常，则判断为仅在阀V1中有座泄漏(步骤S26)。这是因为，即使在阀V1中有座泄漏，则只要在阀V2中没有座泄漏，向FCS流入的流体也只是工作气体Gp，因而在上述实际气体流量自诊断的诊断值中没有异常。
另一方面，在步骤S25中在诊断值中有异常的情况下，在步骤S27中使阀V1闭、阀V2开，进行FCS的N2流量自诊断。即，将流过N2气体时的压力下降特性、和初始压力下降特性对比，如果两者之间的差是容许值以下，则判断为在诊断值中没有异常。此外，如果两者之间的差为容许值以上，则判断为诊断值是异常的。
在步骤S28中，如果在N2流量自诊断的诊断值中没有异常，则在步骤S29中判断为仅在阀V2中有座泄漏。这是因为，如果阀V1发生了座泄漏，则实际气体向N2内混入，在FCS的流量自诊断值中会出现异常。
反之，在步骤S28中，在N2流量自诊断值中有异常的情况下，阀V1发生座泄漏，通过N2与实际气体的混合气体向FCS流入，在上述诊断值中发生异常。由此，在步骤S30中，判断为阀V1及V2这两者发生了座泄漏。
另外，在图2的异常检查流程图中，设为了在步骤S3中检测到阀V1、V2、V3的异常后、分别依次检查各阀V1、V2、V3的动作异常和座泄漏异常的流程。但是，也可以如果在步骤S3中检测到异常则根据异常的变动程度首先判断异常的种类是阀的动作异常还是座泄漏的哪一种，如果是动作异常则实施步骤S4～步骤S13，此外，如果是座泄漏异常则实施步骤S15～步骤S30。
此外，上述动作异常的判断可以根据步骤S3中的P1的上升率或P1的减少率来判断。例如如果P1的上升率较大则可以判断为阀的开闭异常，如果P1的上升率较小则可以判断为阀的座泄漏异常。
接着，对流量自诊断时的压力下降特性、与判断为流量自诊断的结果是异常的情况下的异常原因等的关系进行验证。
另外，所谓的流量自诊断，是如上述那样将初始设定的压力下降特性与诊断时的压力下降特性对比、在其差超出了预先设定的范围以外的情况下判断为异常的诊断。
首先，发明者等构成图1所示的基本的流体供给***，模拟地产生故障(异常)，并且调查各异常时的压力下降特性。此外，解析得到的压力下降特性与其发生原因的关系，根据其解析结果发现在压力下降特性的形态与异常发生的原因之间存在密切的一定的关系。即，只要知道异常发生时的压力下降特性的形态，就能够知道异常发生的原因。
图15是调查在流量自诊断中模拟地发生的具体的故障的种类A(故障的确定)、由此发生的现象B、和与发生的现象B直接关联的故障的概况的原因C的关系并汇总而成的。
此外，压力下降特性的形态的栏的数值(1～4)如后述那样表示对于具体的故障A分别发生的压力下降特性的形态的类型。
图3至图9是表示在发生了图15所示的各个具体的故障的情况下的流量自诊断中的压力下降特性的图，横轴表示时间，并且纵轴表示FCS的检测压力P1。
即，在图3中，由于来自气体供给源侧的供给压力不足，在100％流量保持时控制压力变得不足，压力下降特性的形态成为后述的类型4的形态。
在图4(a)中，由于节流孔2次侧(FCS的输出侧)的空气动作阀V3的空气动作故障，所以节流孔2次侧压力上升，结果从诊断中途开始压力下降变慢(成为类型2的形态)。
此外，在图4(b)中，由于泄漏气体从节流孔2次侧的外部向2次侧流入，所以节流孔2次侧压力上升，结果压力下降特性的形态成为与上述图4(a)的情况相同的类型2的形态。
在图5(a)中，由于流量因数(F.F.)较大的气体向FCS的一次侧流入，所以气体容易从节流机构(节流孔)穿过，结果压力下降特性中的压力下降变快(类型3的形态)。
反之，在图5(b)中，由于流量因数(F.F.)较小的气体流入，所以气体难以从节流机构(节流孔)穿过，压力下降特性中的压力下降变慢(类型1的形态)。另外，在以下的记述中，将节流机构用节流孔表现。
在图6(a)中，因为节流孔堵塞，所以气体难以从节流孔穿过，压力下降特性中的压力下降变慢(类型1的形态)。
反之，在图6(b)中，因为节流孔扩径，所以气体容易从节流孔穿过，压力下降特性中的压力下降变快(类型3的形态)。
在图7中，由于控制阀发生了座泄漏，所以在流量自诊断时气体从控制阀流入，压力下降特性中的压力下降变慢(类型1的形态)。
在图8中，由于在控制阀的驱动部的传动***中有异常，所以控制阀不平滑地开阀。结果，不进行气体的供给，气体不流动，所以压力下降特性不变化(类型4的形态)。
图9是表示FCS的零点调节混乱的情况的图，在零点向正侧变动时压力下降变慢，成为类型1的形态。
此外，在零点向负侧变动时压力下降变快，其压力下降特性成为类型3的形态。
图10是将上述图3到图9中所示的流量自诊断时的压力下降特性的形态汇总显示的图。
即，压力下降特性大体分为以下的1～4的4个类型的形态(图形)。
[类型1的压力下降特性(从诊断刚开始后压力下降变慢)]
在流量因数(F.F.)较小的气体的混入、生成物向节流孔的附着·垃圾堵塞、控制阀的垃圾咬入、生成物附着(座泄漏)、零点的正变动等故障的情况下发生。
[类型2的压力下降特性(从诊断中途开始压力下降变慢)]
在2次侧阀V3的空气操作机构的故障、从外部向2次侧的泄漏等故障的情况下发生。
[类型3的压力下降特性(从诊断刚开始后压力下降变快)]
在流量因数(F.F.)较大的气体的混入、不适当的零点输入、腐蚀带来的孔(节流孔)的堵塞、节流孔板的损坏、零点的负变动等故障的情况下发生。
[类型4的压力下降特性(诊断的初期达不到100％流量)]
在供给压力的不足、1次侧阀V1、V2的空气操作机构的故障、粗滤器的垃圾堵塞、控制阀的驱动部的传动***的异常(控制阀的故障)等的情况下发生。
由上述图15及图3至图10的记载可知，在本发明中，通过研究流量自诊断时的压力下降特性的形态对应于1～4的哪个类型，能够容易地知道故障的原因及发生部位，能够高效率地迅速地进行气体供给***的修补(或检修)。
另一方面，在判断在气体供给***的阀中存在座泄漏等异常时，偶尔会有具体地掌握其泄漏量的需要。这是因为，通过知道泄漏量的大、小，能够进行是否需要紧急修补或在修补之前可以获得一些时间上的富余等的判断。
图11是为了确认在压力式流量控制装置FCS的2次侧阀V3中发生了座泄漏的情况下、是否能够根据其压力下降特性现实地检测座泄漏而使用的试验装置的***图，RG是压力调节装置，MFC是流量监视器装置(热式质量流量计)、FCS是压力式流量控制装置，V1是入口阀，V3是模拟泄漏发生阀、Vp是真空泵，FCS的包括配管***的内容积v设定为v＝6.69×10-6m3。另外，模拟泄漏发生阀V3的泄漏量能够切换为4sccm和0.2sccm(供给压力350kPa abs)这两种。
参照图11，首先，以供给压力350kPa abs供给N2气体，一边通过流量监视器装置MFC监视供给流量，一边通过模拟泄漏发生阀V3的闭度调节来调节模拟泄漏量(使入口阀V1开、FCS强制开)。
接着，使入口阀V1开、FCS闭。
接着，在将入口阀V1开放的同时，将FCS强制开放(以后，FCS维持强制开放)，并且在数秒钟后将入口阀V1关闭。
然后，测量FCS的压力指示值P1和供给压力P，测量模拟泄漏发生阀V3的座泄漏带来的包括FCS的气体供给***的压力下降特性。
接着，如果求出了压力下降特性，则利用该压力下降特性进行泄漏量的计算。
首先，在泄漏量的计算式之前，根据FCS的压力下降特性计算压力下降率R＝-ΔP/Δt×v(Pa abs·m3/s)......(1)。其中，在(1)式中，ΔP(Pa abs)是时间Δt(s)之间的压力指示值的变动，v(m3)是FCS***的内容积(v＝6.69×10-6m3)。
如果求出压力下降率R，则通过以下的(2)式计算泄漏量Q(sccm)。
Q(sccm)＝-1(atm)/{760(Torr)×133.3(Pa·abs/Torr)}×273(K)/(273+T)(K)×v(m3)×106(cc/m3)×ΔP(Pa·abs)/Δt(s)/60
＝60×106/(760×133.3)×273/(273+T)×R
＝K×273/(273+T)×R......(2)
其中，T是气体温度(℃)。
另外，在现实的泄漏量的计算中，设用来求出压力下降率R的Δt的起算点为从入口阀V1的关闭后几秒后成为问题。
图12(a)是表示额定流量10sccm的FCS的泄漏发生阀V3的泄漏量为10sccm时的压力下降特性的图，此外，图12(b)是表示额定流量2000sccm的FCS的泄漏发生阀V3的泄漏量为4sccm时的压力下降特性的图。
根据图12(a)及图12(b)以及其他同样的试验数据的结果可以判断出，作为从将入口阀V1关闭到压力下降特性的趋势稳定的时间如果有15秒钟就足够了，并且用来计算压力下降率R的Δt(s)可以是5秒钟。
另外，图12(a)中的上述(2)式的运算值Q是0.15(sccm)，图12(b)的情况下的运算值是2.8(sccm)。其中，设气体温度T为21℃。由于模拟泄漏发生阀V3的泄漏量是0.2(sccm)及4(sccm)，所以可以通过本发明的上述(2)式能够以实用上可接受的水平的精度进行泄漏量的计算。
工业实用性
本发明能够在半导体制造工业、化学工业、食品工业等的所有使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***中使用。

Claims (7)

1. 一种使用具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，在装备有包括流量设定机构、流量及压力的显示机构及或流量自诊断机构的具有压力传感器的流量控制装置的流体供给***中，做成了利用上述流量控制装置的压力的显示值及或流量自诊断机构的诊断值检测上述流量控制装置及设在其上游侧及或下游侧的阀的异常的结构。
2. 如权利要求1所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，使作为异常检测的对象的阀为设在流量控制装置的上游侧的吹扫用气体供给***的阀和工作气体供给***的阀、以及设在流量控制装置的下游侧的工作气体使用***中的阀，并且使检测的异常的种类为阀的开闭动作及座泄漏。
3. 如权利要求1或2所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，使流量控制装置的流量自诊断机构为将进行了初始设定的压力下降特性与诊断时的压力下降特性对比来诊断异常的机构，并且根据工作气体与吹扫用气体的混合气体流入时的上述诊断值的变化，检测工作气体供给***或吹扫用气体供给***的阀的座泄漏。
4. 如权利要求1、2或3所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，根据流量自诊断机构的流量自诊断时的压力下降特性的形态判断检测到的异常的原因。
5. 如权利要求1所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，经由工作气体使用***的配管将流量控制装置的上游侧及下游侧的配管内抽真空，根据上述流量控制装置的压力的显示值检测各阀的座泄漏异常。
6. 如权利要求1或2所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，在检测到阀的座泄漏异常时，运算并显示其泄漏量Q(sccm)。
7. 如权利要求6所述的使用流量控制装置的流体供给***的异常检测方法，通过Q＝K·273·R/(273+T)(其中K是常数，T是温度(℃)，R是压力下降率(Pa abs·m3/s)，并且R在密闭配管***的内容积v(m3)及Δt(sec)之间的压力指示值的变动是ΔP(Pa abs)时、是通过R＝-ΔP×v/Δt给出的值)运算从阀座的泄漏量Q(sccm)。
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