TWI352886B - - Google Patents

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1352886 (^〇1办丨日修正替換頁 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於利用擁有壓力感測器的流量控制裝置來 檢測出流量控制裝置以及設置於其上流側及下流側之閥的 異常的方法，主要是被使用於半導體製造設備或化學關係 設備中。 【先前技術】 在半導體製造設備或化學關係設備中，一般流體供給 系的流量控制廣泛利用壓力式流量控制裝置（FCS )及熱 式質量流量控制裝置（MFC )。 又，上述壓力式流量控制裝置FCS中具備有：檢測出 音速噴嘴或孔口（ orifice )等的節流機構的上流側及或下 流側的流體壓力之壓力感測器、及用以將各檢出壓力顯示 至外部的手段，藉由該壓力感測器，即使流體實際沒有通 過壓力式流量控制裝置FCS來流通，還是可容易檢測出流 體供給系的各部壓力。 相對的，上述·熱式質量流量控制裝置MFC要比壓力 式流量控制裝置FCS那樣檢出氣體供給系的各部壓力來予 以顯示至外部更困難。這是因爲壓力式流量控制裝置FCS 與熱式質量流量控制裝置MFC基本上壓力感測器的作動 機構（壓力的檢出機能）不同。 圖13是表示使用由上述壓力式流量控制裝置FCS或 熱式質量流量控制裝置MFC所構成的流量控制裝置D之 1352886 作，1 V . 'V确 - 流體供給系的流量控制的基本電路構成，在此被控制流體 爲氣體。 參照圖13，在由壓力式流量控制裝置FCS或熱式質 量流量控制裝置MFC所構成的流量控制裝置D的上流側 ，清洗氣體供給系B及製程氣體供給系A會被並列狀連接 ’且在流量控制裝置D的下流側連接有製程氣體使用系c 〇 並且，在上述各氣體供給系A、B及氣體使用系C分 別介設有閥V,、V2及V3。 另一方面’在該圖1 3那樣的流體供給系中，一般是 定期地檢查閥V^V3的動作狀況等，此點檢作業是爲了通 過製程氣體使用系C來將所要的製程氣體安定供給至所定 處所必要不可欠缺者。 亦即’在上述閥V^V3的點檢（以下稱爲檢查），通 常是進行各閥的動作狀態（包含閥致動器（actuator)的 作動）的檢查、及各閥的閥座浅漏（Seat Leakage)的檢 查。 但’流量控制裝置D爲利用熱式質量流量控制裝置 MFC時’例如無法利用彼來檢測出製程氣體使用系c的氣 體壓力的變動，由此檢出値來檢測出閥V3的·閥座洩漏。 其結果，在製程氣體使用系C的閥V3的閥座洩漏檢 查時’必須從管路取下閥V3，利用另外設置的試驗裝置 來進行檢查’在閥V3的閥座洩漏檢查時會有費工費時的 問題。 -6 - 1352886

咖(日修正賴買 另外，此情況，針對流量控制裝置D的上流側的閥 . Vi及閥V2也是同様的，通常該等閥V,，V2的閥座洩漏， ' 是從管路取下各閥Vi、V2，藉由另外設置的閥座洩漏試 驗裝置來進行檢查。因此，會有費工費時的問題。 〔專利文獻1〕特開平8-338546號 〔專利文獻2〕特開2000-66732號 〔專利文獻3〕特開2000-322130號 ^ 〔專利文獻4〕特開2003-195948號 〔專利文獻5〕特開2004-199109號 〔專利文獻5〕特開2004-199109號公報 【發明內容】 (發明所欲解決的課題） 本發明是在於解決以往的熱式質量流量控制裝置或使 用其他機構的流量控制裝置的氣體供給系的上述問題，亦 ^ 即檢查設置於流量控制裝置的上流側及下流側的閥的閥座 洩漏等時，必須從管路來取下各閥，在閥座洩漏的檢查時 費時費工的問題，其係具備流量設定機構、流量及壓力的 顯示機構及或流量自己診斷機構之流量控制裝置，同時提 供一種利用該流量控制裝置的壓力感測器或上述各機構， 可不必從管路來取下各閥等’就能簡單且正確進行流量控 制裝置及配設於其上流側及或下流側之各閥的動作狀態或 閥座浅漏的檢查之使用擁有壓力感測器的流量控制裝置之 流體供給系的異常檢測方法。 1352886 又，本發明的其他目的是在於從流量自己診斷機構的 診斷値來檢測出閥或流量控制裝置本身的作動有異常時， 可由該診斷的基礎之壓力降下特性的形態來特定、顯示異 常的發生原因。 又本發明的另一目的是在於檢測出閥的閥座浅漏里 常時，可簡單地運算、顯示所發生的洩漏量。 (用以解決課題的手段） 爲了解決上述發明的課題，請求項1的發明，是在具 備壓力式流量控制裝置的流體供給系中，該壓力式流量控 制裝置具有以流量的設定機構、流量及壓力的顯示機構及 或流量自己診斷機構所構成的壓力感測器， ’ 利用上述流量控制裝置之壓力的顯示値及或流量自己 診斷機構的診斷値來檢測出上述流量控制裝置以及設置於 其上流側或下流側之控制閥的異常。 又’請求項2的發明，是在請求項1的發明中，異常 檢測的對象之閥爲：設置於流量控制裝置的上流側之清洗 氣體供給系的閥及製程氣體供給系的閥及設置於流量控制 裝置的下流側之製程氣體使用系的閥，且檢測之異常的種 類爲：閥的開閉動作及閥座洩漏。 又’請求項3的發明，是在請求項1或請求項2的發 明中’流量控制裝置的流量自己診斷機構爲：對比初期設 定的壓力降下特性與診斷時的壓力降下特性，而來診斷異 常的構成之機構，且 -8- 1352886 I。刪日修 由製程氣體與清洗氣體的混合氣體流入時的上述診斷 値的變化來檢測出製程氣體供給系或清洗氣體供給系的閥 的閥座洩漏。 又’請求項4的發明，是在請求項1或請求項2的發 明中，判定由流量自己診斷機構之流量自己診斷時的壓力 降下特性的形態所檢測出的異常原因。 又，請求項5的發明，是在請求項1的發明中，經由 製程氣體使用系的配管來將流量控制裝置的上流側及下流 側的配管内予以抽真空，由上述流量控制裝置的壓力的顯 示値來檢測出各閥的閥座洩漏異常。 又，請求項6的發明，是在請求項1或請求項2的發 明中，當閥的閥座洩漏異常被檢測出時，運算、顯示其洩 漏量 Q(sccm)。 又，請求項7的發明，是在請求項6的發明中，藉由 Q = K_2 73‘R/( 2 73 + T)來運算來自閥座的洩漏量Q(SCCm

在此，K爲定數，T爲温度（°C) ，R爲壓力降下率 (Pa abs · m3/s )，且當密閉配管系的内容積v ( m3)及 △ t ( sec )間的壓力指示値的變位爲ap ( Pa abs )時，R爲 根據R = - A P X v/ △ t所給予的値。 發明的效果 本發明中是使用裝入氣體供給系的壓力式流量控制裝 置FCS本身，不必從配管路來取下各閥類，就能極容易且 1352886

正確地檢查氣體供給系内的閥的開閉動作或閥座洩漏、壓 力式流量控制裝置FCS的零點等之異常。 又，本發明是在發生閥的閥座洩漏或閥的作動異常、 壓力式流量控制裝置的零點異常時，可由壓力降下特性曲 線的形態來正確地特定判斷該異常發生的原因，更能有效 率進行必要的機器等的補修、調整。 又，本發明可在檢測出閥座洩漏異常的同時，於短時 間内自動地運算顯示其洩漏量，因此可正確且迅速地判斷 機器裝置等可否繼續運轉或閥座洩漏的發生所造成的影響 【實施方式】 以下，根據圖面來說明本發明的實施形態。 圖14(a)及圖14(b)是表示從前的壓力式流量控 制裝置FCS的基本構成之一例，由控制閥2、壓力檢出器 6、2 7、節流機構8 (由音速噴嘴或孔口所構成）、流量運 算電路13'流量設定電路14、運算控制電路16、流量輸 出電路12等來形成壓力式流量控制裝置FCS的要部。另 外’在圖14(〇及圖14(b)，節流機構8是使用孔口

Q 在圖1 4 ( a )及圖1 4 ( b )中，3爲孔口上流側配管、 4爲閥驅動部、5爲孔口下流側配管、9爲閥、15爲流量 變換電路、10、11、22、28爲放大器、7爲温度檢出器、 17、18、29爲A/D變換器、19爲温度補正電路、20、30 -10- 1352886 _°!月〇/牝 爲運算電路、21爲比較電路、QC爲運算流量信號' Qf·爲 切換運算流量信號' Qe爲流量設定信號、q〇爲流量輸出 信號、Q y爲流量控制信號、P !爲孔口上流側氣體壓力、 P2爲孔口下流側氣體壓力、k爲流量變換率。 又’該壓力式流量控制裝置FCS除了記載於圖14 (a )及圖14(b)的基本電路以外，當然還設有運算等所必 要的處理程式或資料等之記憶裝置或各種的運算處理部。 上述圖14(a)的壓力式流量控制裝置FCS主要是使 用於孔口上流側氣體壓力P!與孔口下流側氣體壓力p 2 ( 圖示省略）的比P2/P,相等於流體的臨界値或更低時（所 謂氣體的流動處於臨界狀態下時）者，流通於孔口 8的氣 體流量Qc爲：QczKP, ( K爲比例定數）。 又，上述圖14(b)的壓力式流量控制裝置FCS主要 是使用於形成臨界狀態與非臨界狀態雙方的流動狀態之氣 體的流量控制者，流通於孔口 8的氣體流量 (^ = ^2"1(?142)"(1<：爲比例定數，《1及11爲定數）。 在上述圖1 4 ( a )的壓力式流量控制裝置中，控制流 量的設定値係作爲流量設定信號Q e以電壓値來給予，例 如若以電壓範圍0-5V來表示上流側壓力P,的壓力控制範 圍0~3 ( kgf/cm2abs )，貝IJ Qe = 5 V (全刻度値）是相當於3 (kgf/cm2abs)的壓力P!之流量Qc。 例如，當現在流量變換電路15的變換率被設定成i 時，若輸入流量設定信號Qe = 5V，則切換運算流量信號 Qf ( Qf=kQc )係形成5 V，控制閥2會被開閉操作至上流 -11 - 1352886 叫日修正替換頁 111 I ' ~ IP _扑· 明了 側壓力Pi形成3 (kgf/cm2abs)爲止，對應於P!=3 ( kgf/cm2abs)的流量QczKP,的氣體會流通於孔口 8。 在該圖14(a)及圖14(b)的壓力式流量控制裝置 FCS中設有：相當於流量的設定機構之流量設定電路14、 及相當於壓力的顯示機構之壓力顯示機構（圖示省略）及 顯示流量的流量輸出電路12等。 並且’在該壓力式流量控制裝置FC S中設有所謂流量 自己診斷機構（圖示省略），如後述對比初期設定的壓力 降下特性與診斷時的壓力降下特性，而判定異常狀態的同 時，輸出該判定結果。 而且，在壓力式流量控制裝置FCS中，因爲往控制閥 2之來自氣體供給源的供給壓力不足，而無法供給設定流 量的氣體流量’或無法保持臨界條件之類的情況時，設有 供給壓不足信號的發信機構。 圖1是表示使用本發明的實施對象亦即上述壓力式流 量控制裝置的流體供給系之一例，該流體供給系是由清洗 氣體供給系B、製程氣體供給系a、壓力式流量控制部D 及製程氣體使用系C等所構成。 並且，在使用該流體供給系時，通常首先是從清洗氣 體供給系B來將N2或Ar等的惰性氣體作爲清洗氣體Go 流至管路1 a、壓力式流量控制裝置p· C S、管路1 b等，清 洗流體供給系内。然後，取代清洗氣體Go而供給製程氣 體Gp ’在壓力式流量控制部〇中一面調整成所望的流量 ，一面將製程氣體Gp供給至製程氣體使用系c。 -12- 1352886 另外，在圖1中，V,、v2、v3爲閥，一般使用具備 流體壓驅動部或電動驅動部的自動開閉閥。 使用本發明來點檢的閥爲上述圖1的閥乂2及v3 等，該閥之所謂閥座洩漏及動作異常的檢查是使用 壓力式流量控制裝置（以下稱爲FCS)，在往製程處理室 E之製程氣體的供給開始的準備中或製程氣體的供給停止 的準備中等進行。

更具體而言，各閥的動作異常是藉由使 用壓力式流量控制裝置FCS之以下所示的程序來檢查。 1 .閥V !的動作異常 a. 使所定的實氣體（製程氣體Gp)流通，藉由FCS 來使所定的設定流量的氣體流通》此刻，當FCS的流量指 示値或壓力指示値（配管路la及或配管路lb)往〇變化 時，閥Vi的動作有異常（不動作）。 b. 使往FCS之所定的實氣體（製程氣體Gp)流通， FCS的實氣體控制流量是否形成所定流量，在診斷中（以 下稱爲實氣體流量自己診斷時），當從FCS發出供給壓不 足的錯誤信號時，閥V!的動作有異常（不動作）。 2.閥V2的動作異常 a. 使作爲清洗氣體Go的N2流通，藉由FCS來使所定 的設定流量的氣體流通。此刻當FCS的流量指示値或壓力 指示値變化至〇時’閥V2的動作有異常（不動作）。 b. 使N2氣體流通至FCS，而FCS的N2控制流量是否 形成設定流量’在診斷中（以下稱爲N2流量自己診斷時 -13- 1352886 ㈣則日修正替換頁丨 )’當從FCS發出供給壓不足的錯誤信號時，閥v2的動 作有異常（不動作）。 3 ·閥V 3的動作異常 a. 在N2或實氣體流動的狀態下之n2流量自己診斷時 或實氣體流量自己診斷時，從FCS發出流量自己診斷錯誤 信號時，閥V3的動作有異常（不動作）。 b. 在配管lc等的抽真空時，當FCS的壓力輸出顯示 不下降至零時，閥V3的動作有異常（不動作）。 c. 在FCS的流量設定時，即使令上述流量設定値適當 地變化，FCS的壓力顯示値也不變化時，閥 V3的動作有 異常（不動作）。 又，各閥ν!、ν2、ν3的閥座洩漏是藉由使用壓力式 流量控制裝置FCS之以下的程序來檢查。 1 .閥V >的閥座洩漏 a.在利用N2之FCS的流量自己診斷時，若閥V,有閥 座洩漏，則N2會逆流至實氣體Gp側，閥V1的上流側的 實氣體Gp會形成N2與實氣體Gp的混合氣體。 然後，若實施FCS的實氣體流量自己診斷，則該實氣 體流量自己診斷會形成以混合氣體來進行’診斷値形成異 常値。 根據此診斷値形成異常値，得知閥^有閥座洩漏。 具體而言，當實氣體（製程氣體Gp)的流量係數（ flow factor ) F.F.>1時，診斷結果會偏位至-側，且當實氣 體（製程氣體Gp )的F.F.<1時，診斷結果會偏位至+側。 -14- 1352886 另外’流量係數F.F.是表示當FCS的孔口及孔口上流 側壓力P,爲相同時，實氣體流量爲形成基準氣體（N2 ) 流量的幾倍之値’以F_F. =實氣體流量/N2流量來定義的値 (參照日本特開2000-66732號）。 2. 閥V2的閥座洩漏 當實氣體流量自己診斷時的診斷値形成異常値時，閥 V2會發生閥座洩漏。 這是因爲N2氣體混入至FCS的上流側配管la的實氣 體Gp内’在FCS是進行混合氣體之實氣體流量自己診斷 ，所以診斷値會形成異常値。 3. 閥V3的閥座洩漏 FCS之流量控制完了後，將閥v3保持於閉的狀態， 且將FCS的流量設定形成〇(以流量能夠形成零的方式設 定）。 然後’若F C S的壓力指示値下降，則閥v 3發生閥座 洩漏。 如上述藉由進行使用FCS的各操作，圖1之構成的流 體供給系，可利用F C S來檢測出閥v !、V 2、V 3的動作異 常及閥座洩漏。 另外’在圖1的實施形態中是以具備3個閥的流體供 給系作爲本發明的適用對象，但即使製程氣體供給系A的 數量爲複數，或製程氣體使用系C的數量爲複數，當然還 是可適用本發明。 圖2是表示檢查圖1所示之流體供給裝置的各閥Vi -15- 1352886 、v2、v3的異常時的流程圖。 另外’本流程圖是以圖1中，1.在各閥、、V2、V3、 FCS及配管系la、lb、1C等無閥座洩漏以外的外部洩漏 (例如來自接頭或閥帽等的洩漏）、2.各閥的驅動部爲正 常動作、3.FCS爲正常動作、4.V!、V2無同時開放等爲前 提。 首先’在步驟So開始進行異常檢查。接著，在步驟 Si，進行V,閉、V2開—閉（切換）、V3閉、FCS控制閥 開的操作’且在FCS的下流側配管1 b中充塡n2。 在步驟S2’檢查FCS的壓力顯示p,，判斷Pl的増減 △ P!是否爲〇。 當0時，在P,上昇時，"^或V2的其中—方或 雙方爲異常（閥座洩漏或動作不良），且當Ρι減少時， 判斷Vs爲異常（閥座洩漏或動作不良）（步驟s3)。 其次，在步驟S4，在V!閉、v2閉、V3開、FCS控制 閥開’且將配管内抽真空之後，形成Vi開、V2閉，而使 製程氣體（貫氣體）Gp流至FCS，在步驟S5，檢查FCS 的壓力顯示Pi。若有P,上昇，則Vl的動作爲正常（步驟 S7 ) ’若無P!上昇’則判斷Vl的動作異常（步驟s6 )， 確認V ,的動作狀況。 然後’在步驟S8，在V,閉、V2閉、V3開、FCS控制 閥開，且將配管内抽真空之後，成爲Vi閉、V2開，檢查 FCS的壓力顯示P,(步驟s9)。若Ρ,無上昇，則判斷V2 的動作異常（步驟1〇)，確認的動作狀況。 -16- 1352886 又，若Pi上昇，則V2的動作判斷成正常（步驟Su )° 接著’在步驟S!2，判斷上述步驟32之閥類的異常是 否該當於閥V3的動作異常。亦即，若步驟S2的判斷爲No (閥Vi、V2、V3的其中一個爲動作異常），且閥Vi及 V2的動作爲正常，則判斷閥v 3動作異常（步驟S 1 3 )，又 ，當步驟S2的判斷爲yes時，判斷各閥Vl、V2、V3的動 作爲正常（步驟S】4 )。 其次’進行各閥V!、V2、V3之閥座洩漏的檢查。亦 即’在步驟s15中’在V,閉、v2閉、V3開、FCS控制閥 開，且將配管内抽真空之後，與步驟S,同樣地形成V!閉 、v2開—閉（切換）、V3閉，而加壓FCS與閥V3間的配 管1 b ’將FCS的壓力顯示保持於p!(在控制閥2與閥V3 之間保持壓力）。 在步驟S ! 6，檢查上述P !的減壓，若有減壓，則判斷 閥V3有閥座浅漏（步驟Sl7)。又，若無減壓，則判斷閥 v3無閥座洩漏（步驟s18)。 其次，在步驟S19 ’在Vi閉、V2閉、v3開、FCS控 制閥開，且將配管内抽真空之後，成爲閥V,閉、V2閉、 Vs開，將配管路la、lb、lc減壓（抽真空）之後，使閥 V3形成閉（步驟S2〇)。 然後在步驟S；n檢查FCS的壓力顯示P!，若壓力顯示 Pi無増壓’則在步驟S22判斷閥無閥座浅漏，完 成異常檢查（步驟S31)。 -17- 1352886 又，若在步驟s2】，p,有増壓，則判斷閥V 其中之一有閥座洩漏（步驟s23)，前往判斷有 的閥爲何之工程。 在步驟s24，在Vi閉、V2閉、V3開'FCS ，且將配管内抽真空之後，形成閥 Vi開、v2 FCS的實氣體流量自己診斷。亦即，對比實氣體 體GP)流動時的壓力降下特性與初期設定壓力 ，若兩者之間的差爲容許値以下，則判斷診斷値 又’相反的’當上述兩者之間的差形成容許値以 斷診斷値有異常。 在步驟S24，若診斷値無異常，則判斷僅閥 洩漏（步驟S26)。因爲即使閥V,有閥座洩漏 無閥座洩漏，則流至F C S的流體僅爲製程氣體 上述實氣體流量自己診斷的診斷値不會出現異常 另一方面’在步驟S24中診斷値有異常時 S27中形成閥V,閉、閥V2開，進行FCS的n2流 斷。亦即’對比N2氣體流動時的壓力降下特性 力降下特性’若兩者的差爲容許値以下，則診斷 無異吊。又’右兩者的差爲容許値以上，則診^斷 異常。 在步驟S28中，若N2流量自己診斷的診斷値 則在步驟S29判斷僅閥V2會閥座洩漏。因爲若防 閥座洩漏’則實氣體會混入至N2内，FCS的流 斷値出現異常。 - ; 一 ... 1或v2的 閥座洩漏 控制閥開 閉，進行 :(製程氣 降下特性 無異常。 上時，判 V !有閥座 ，若閥v2 GP ’因此 〇 ’在步驟 量自己診 與初期壓 爲診斷値 爲診斷値 無異常， 3 Vi產生 量自己診 •18- 1352886 ' 相反的，在步驟S28中，當N2流量自己診斷値有異常 • 時，閥Vi會產生閥座洩漏，N2與實氣體的混合氣體會流 入至FCS，藉此上述診斷値會發生異常。因此，在步驟 S30中，判斷成閥乂】及V2的雙方會閥座洩漏。 另外，在圖2的異常檢查流程圖中，是在步驟S3中 檢測出閥V丨、V2、V3的異常之後，分別依序檢查各閥V, 、V2、V3的動作異常、及閥座洩漏異常。但，若在步驟 φ S 3中被檢測出異常，則首先從異常的變動程度判定異常的 種類爲閥的動作異常或閥座洩漏，若爲動作異常，則實施 步驟S4〜步驟Si3’且若爲閥座拽漏異常，則實施步驟 Sl5〜步驟S30。 又，上述動作異常的判定，可從步驟s3i P,的上昇 率或PI的減少率來判斷。例如若P,的上昇率大，則可判 斷閥的開閉異常，若P 1的上昇率小，則可判斷閥的閥座 洩漏異常。 # 其次，針對流量自己診斷時的壓力降下特性、及流量 自己診斷的結果被判定成異常時的異常原因等的關係來進 行檢證。 所謂流量自己診斷是如上述對比初期設定的壓力降下 特性與診斷時的壓力降下特性’當其差形成預定的範圍外 時判斷成異常。 首先’發明者等是構成圖丨所示之基本的流體供給系 ’使故障（異常）模擬地發生的同時，調查各異常時的壓 力降下特性。並且，解析所取得的壓力降下特性及其發生 -19-

則日修正替換 1352886 要因的關係，由該解析結果來找出壓力降下特性的形態與 異常發生的原因之間存在密切的一定關係。亦即，若知道 異常發生時的壓力降下特性的形態，便可得知異常發生的 原因。 表1是調查流量自己診斷中使模擬發生之具體的故障 種類A (故障的特定）、及隨之發生的現象B、以及和發 生的現象B有直接關係之故障的總括性的要因C之關係， 且予以彙整者。 並且’壓力降下特性的形態欄的數値（1〜4 )是如後 述表示針對具體的故障A所分別發生之壓力降下特性的形 態類型。 -20- 1352886 月，丨日修正替換頁 表1流量自己診斷時的故障種類及發生的現象以及發生原因的關係 【屋力降下特性的形態類形】 4 4 2 2 3 1 3

【診断結果】 【故障的原因C】 【發生的現象B】 【具酱的故障(故障的特定)A】

4 1 3 3 1 4 1 3

-21 - 1352886 圖3〜圖9是表示分別顯示於表1的具體故障發生時的 流量自己診斷之壓力降下特性，橫軸爲表示時間，縱軸爲 表示壓力式流量控制裝置FCS的檢出壓力。 亦即，在圖3，由於來自氣體供給源側的供給壓不足 ’因此在100%流量保持時控制壓會形成不足，壓力降下 特性的形態會形成後述的類型4的形態。

在圖4 · ( a )，由於2次側（FCS的輸出側）的空氣 作動閥V3的空氣作動故障，因此孔口 2次側壓力會上昇 ’其結果，從診斷途中壓力降下會變慢（形成類型2的形 態）。 又，在圖4. (b)，由於洩漏氣體會從孔口 2次側的 外部來流入至2次側，因此孔口 2次側壓力會上昇，壓力 降下特性的形態是形成與上述圖4 .( a )的情況相同類型 2的形態。

在圖5· (a)，由於流量係數（F.F.)大的氣體會流 入至壓力式控制裝置FCS的一次側，因此氣體容易從節流 機構（孔口）脫離，其結果壓力降下特性的壓力降下會變 快（類型3的形態）。 相反的，在圖5 . ( b )，由於流量係數（F. F ·)小的 氣體會流入，因此氣體難以從節流機構（孔口）脫離，壓 力降下特性的壓力降下慢（類型1的形態）。另外，在以 下的記述中是以孔口來表示節流機構。 在圖6· ( a ) ’因孔口堵塞，所以氣體難以從孔口脫離 ，壓力降下特性的壓力降下會變慢（類型1的形態）。 -22- 1352886 相反的，在圖6.(b)，由於孔口擴徑’因此氣體容 易從孔口脫離，壓力降下會變快（類型3的形態）。 在圖7，由於控制閥會發生閥座洩漏，因此流量自己 診斷時氣體會從控制閥流入，壓力降下特性的壓力降下會 變慢（類型1的形態）。 在圖8，由於控制閥的驅動部的傳達系有異常，因此 控制閥不會順暢地開閥。其結果，不進行氣體的供給，因 爲氣體不流動，所以壓力降下特性不變化（類型4的形態 )° 圖9是表示壓力式流量控制裝置的零點調整變調時，當 零點變動至正側時壓力降下慢，形成類型1的形態。 又’當零點變動至負側時，壓力降會變快，其壓力降 下特性是形成類型3的形態。 圖1〇是彙整上述圖3〜圖9所示之流量自己診斷時的 壓力降下特性的類型形態。 亦即’壓力降下特性是大致分成其次的1~4的4類型 形態。 〔類型1的壓力降下特性（從診斷之後壓力降下慢）〕 流量係數小的氣體混入、生成物附著於孔口 .垃圾堵 塞、控制閥咬住垃圾、生成物附著（閥座洩漏）、零點的 正變動等之故障時發生。 〔類型2的壓力降下特性（從診斷途中壓力降下慢）〕 -23- 1352886

.〇 I 2次側閥的操作機構故障、往2次側之來自外部的拽 漏等之故障時發生。 〔類型3的壓力降下特性（從診斷之後壓力降下變快）〕 流量係數大的氣體混入、不適當的零點輸入、腐触所 造成的穴（孔口）堵塞、孔口板的破損、零點的負變動等 之故障時發生。 〔類型4的壓力降下特性（診斷時的初期未達到〗〇〇%流 量）〕 供給壓力的不足、1次側閥的操作機構的故障、（預 過濾器之）垃圾堵塞、控制閥的驅動部的傳達系異常（控 制閥的故障）等時發生。 由上述表1及圖4〜圖1 0的記載很明確地，本發明是 藉由檢討流量自己診斷時的壓力降下特性的形態爲該當於 1〜4的哪個類型’可容易得知故障的原因或其發生處，可 更有效率迅速地進行氣體供給系的補修（或點檢）。 另一方面，當得知氣體供給系的閥存在閥座洩漏等的 異常時，每每發生需要具體掌握其漏洩量。這是因爲藉由 得知漏洩量的大·小，可判斷必須緊急補修或者至補修爲 止還有若干充裕的時間等。 圖1 1是在壓力式流量控制裝置的2次側閥發生閥座 洩漏時’爲了確認可否從該壓力降下特性來實際檢測出閥 座洩漏而使用之試驗裝置的系統圖，RG爲壓力調整裝置 -24- 1352886

jff年t>i月。I日修正督換頁I 、MFC爲流量監視裝置（熱式質量流量計）、FCS爲壓力 式流量控制裝置、Vi爲入口閥、V3爲模擬洩漏量發生閥 、Vp爲真空泵，且包含壓力式流量控制裝置FCS的配管 系統之内容積v是被設定成v = 6.69xl(T6m3。另外，浅漏 量發生閥V3的洩漏量是可切換調整成4SCCm及0.2sccm( 供給壓力350kPa abs)的兩種。

參照圖11，首先以供給壓力3 50kPa abs來供給N2氣 體，且以流量監視裝置MFC來監視供給流量，藉由洩漏 量發生閥V3的閉度調節來調整模擬洩漏量（入口閥V1爲 開，壓力式流量控制裝置FC S爲強制開）。 其次，使入口閥V,爲開，壓力式流量控制裝置FCS 爲閉。 而且，在開放入口閥 V,的同時，強制開放壓力式流 量控制裝置FC S (以後，FC S是維持強制開放），且數秒 後閉鎖入口閥V!。 # 然後，測定壓力式流量控制裝置FCS的壓力指示値及 供給壓力P，測定洩漏量發生閥的閥座洩漏所造成之包含 .壓力式流量控制裝置的氣體供給系的壓力降下特性。 其次’若求得壓力降下特性，則可利用該壓力降下特 性來進行洩漏量的算出。 首先’在洩漏量的算式之前，由FCS的壓力降下特性 來計算壓力降下率 R = AP/Atxv (Pa abs.m3/s) ... ( 1) 在式（1 )中，ΔΡ ( Pa abs )是時間At ( s )間的壓力 指不値的變位，v(m3)是FCS系的内容積（ν = 6.09χ -25- 1352886 |听〇2^丨日修正替換頁 l(T6m3)。 若求得壓力降下率R，則可藉由其次的式（2)來算 出洩漏量Q ( seem )。 Q ( seem ) = -1 (atm) / { 760 ( Torr) χ 1 3 3.3 ( Pa · abs/Torr )} χ273 ( K ) / ( 273+T ) ( Κ ) χν ( m3 ) ><106 ( cc/m3 )

χΔΡ ( Pa·abs) /At ( s ) /60 = 6〇χ 1 06/ ( 76〇χ133.3 ) χ273/ ( 273 + T ) xR = Κχ2 73/ ( 273 + T ) xR.....( 2 ) T爲氣體温度（°C )。 另外，在實際的洩漏量的算定中，到底用以求取壓力 降下率R的At的起算點是從入口閥V,的閉鎖起幾sec後 是個問題。 圖12的（a)是表不定格流量lOsccm的壓力式流量 控制裝置FCS的洩漏發生閥V3的洩漏量10 seem時的壓力 降下特性，且圖12的（b )是定格流量2000sccm的壓力 式流量控制裝置FCS的洩漏發生閥V3的洩漏量爲4SCCm 時的壓力降下特性。 由圖12的（a)及（b)或其他同様的試驗資料結果 可知’從使入口閥V 1關閉到壓力降下特性的傾斜安定爲 止的時間，若有15sec則夠充分，且用以算定壓力降下率 R的At ( s )爲5sec程度即可。 另外’圖12的（a)之上述（2)式的運算値Q爲 0.15 ( seem)，圖 12 的（b)時的運算値爲 2.8 ( sccm) 。但’氣體溼度T爲21 °C。洩漏發生V3的洩漏量爲0.2 ( -26- 1352886

seem)及4(sccm)，因此可藉由本發明的上述（2)式 ，以耐於實際使用的水準精度來算出洩漏量。 產業上的利用可能性 本發明是可適用於使用具有半導體製造產業或化學產 業、食品產業等的壓力感測器的流量控制裝置之流體供給 系全面者。

【圖式簡單說明】 圖1是表示用以實施本發明的流體供給系之一例的方 塊構成圖。 圖2是表示本發明之流體供給系的閥的異常檢測方法 之一例的流程圖。 圖3是表示在壓力式流量控制裝置的流量自己診斷中 ，供給壓不足時之壓力降下特性的代表例。

圖4是表示2次側的空氣驅動型閥的驅動機構故障時 的壓力降下特性的代表例，（b)是表示有從外部往2次 側洩漏時的壓力降下特性的代表例。 圖5(a)是表示流量係數大的氣體混入時的壓力降下 特性的代表例，（b )是表示流量係數小的氣體混入時的 壓力降下特性的代表例。 圖6(a)是表示孔口有堵塞時的壓力降下特性的代表 例，（b)是表示孔口擴大時的壓力降下特性的代表例。 圖7是表示FCS的控制閥有閥座洩漏時的壓力降下特 -27- 1352886 _1月〇|日修正 性的代表例。 圖8是表示FCS的控制閥的驅動部有故障時的壓力降 下特性的代表例。 圖9是表示FCS的零點變動時的壓力降下特性的代表 例。 圖10是表示由圖3~圖9的各壓力降下特性的形態所 導出的四個壓力降下特性的類型。

圖11是表示壓力式流量控制裝置的流量自己診斷之 壓力降下特性的測定裝置的系統圖。 圖1 2是表示以圖1 1的測定裝置所測定後的壓力降下 特性之一例，（a)是表示小容量（lOsccm)的 FCS之少 量的洩漏發生（0.2 seem )時的壓力降下特性之一例，（b )是表示大容量（ 2000sccm)的FCS之大量的洩漏發生（ 4sccm)時的壓力降下特性之一例。 圖1 3是表示具備以往的流量控制裝置的流體供給系 之一例的方塊構成圖。 圖14是表示以往的壓力式流量控制裝置的構成槪要 圖。 【主要元件符號說明】 A :製程氣體供給系 Ai :配管 B:清洗氣體供給系 B :配管 -28- 1352886 c:製程氣體使用系 lc :配管 D :壓力式流量控制部 V】〜V3 :閥

Go :清洗氣體 -

Gp :製程氣體

1 a :壓力式流量控制裝置的上流側配管 FCS :壓力式流量控制裝置 1 b :壓力式流量控制裝置的下流側配管 E :製程處理室 -29-

Claims (1)

1352886 t 第095132465號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年6月17日修正 十、申請專利範圍 1. 一種使用具有壓力感測器的流量控制裝置之流體 供給系的異常檢測方法，其特徵爲： 在具備具有壓力感測器的流量控制裝置之流體供給系

中， 該壓力感測器係具備：流量的設定機構、及具有對比 初期設定的壓力降下特性與診斷時的壓力降下特性來診斷 異常的機能之流量自己診斷機構， 利用上述流量自己診斷機構的診斷値來檢測出上述流 量控制裝置及設於其上流側及下流側之至少上流側的閥的 異常。 2. 如申請專利範圍第1項之使用具有壓力感測器的 流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中，上述 流量控制裝置更具備壓力的顯示機構，利用上述流量控制 裝置的壓力的顯示値及上述流量自己診斷機構的診斷値的 至少一方的値來檢測出上述流量控制裝置及設於其上流側 及下流側的至少一方側的閥的異常。 3. 如申請專利範圍第1或2項之使用具有壓力感測 器的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中， 檢測出之異常的種類包含閥的開閉動作及閥座洩漏。 4.如申請專利範圍第1或2項之使用具有壓力感測 器的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中， 1352886 異常檢測的對象之閥爲設於流量控制裝置的上流側之清洗 氣體供給系的閥及製程氣體供給系的閥以及設於流量控制 裝置的下流側的製程氣體使用系之閥。 5. 如申請專利範圍第1或2項之使用具有壓力感測 器的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中， 由製程氣體與清洗氣體的混合氣體流入時的上述診斷 値的變化來檢測出製程氣體供給系或清洗氣體供給系的閥 的閥座洩漏。 6. 如申請專利範圍第1或2項之使用具有壓力感測 器的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中， 判定由流量自己診斷機構之流量自己診斷時的壓力降下特 性的形態所檢測出的異常原因。 7 .如申請專利範圍第2項之使用具有壓力感測器的 流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中，經由 製程氣體使用系的配管來將流量控制裝置的上流側及下流 側的配管内予以抽真空’由上述流量控制裝置的壓力的顯 示値來檢測出各閥的閥座洩漏異常。 8 ·如申請專利範圍第1或2項之使用具有壓力感測 器的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中， 當閥的閥座洩漏異常被檢測出時，運算、顯示其洩漏量Q (seem ) 〇 9·如申請專利範圍第8項之使用具有壓力感測器的 流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中，藉由 Q = K‘273»R/( 273 + T)來運算來自閥座的洩漏量Q(sccm

1352886 在此，K爲定數，T爲温度（°c)， (Pa abs-m3/s )，且當密閉配管系的内容 △ t ( sec )間的壓力指示値的變位爲ΔΡ (] 根據Κ· = _ΔΡχν/Δί所給予的値" 1 〇. —種使用具有壓力感測器的流 供給系的異常檢測方法，其特徵爲： 在具備具有壓力感測器的流量控制 中， 該壓力感測器係具備：流量的設定 的顯示機構， 利用上述流量控制裝置的壓力的顯 設於該流量控制裝置的上流側的清洗氣 控制裝置的上流側的製程氣體供給系、及 的下流側的製程氣體使用系之閥的不動作 作異常。 11 _如申請專利範圍第1 0項之使用 的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測 用上述流量控制裝置的壓力的顯示値來更 控制裝置的下流側的製程氣體使用系之閥 12. —種使用具有壓力感測器的流量 供給系的異常檢測方法，係檢測出流體供 法’該流體供給系具有：具有壓力感測器 、及設於該流體控制裝置上流側的製程氣 R爲壓力降下率 積ν ( m3 )及 3a abs )時，R 爲 控制裝置之流體 置之流體供給系 構及流量及壓力 値來檢測出分別 供給系、該流量 該流量控制裝置 所造成的開閉動 具有壓力感測器 方法，其中，利 檢測出設於流量 的閥座洩漏。 控制裝置之流體 給系的異常之方 的流量控制裝置 體供給系的閥、 -3- 1352886 及設於被連接至該製程氣體供給系的清洗氣體供給系的閥 ，其特徵爲： 比較藉由上述壓力感測器來預先測定的初期壓力降下 特性與藉由上述壓力感測器在診斷時所被測定的壓力降下 特性’根據兩壓力降下特性的差異來檢測出有關上述各個 閥的閥座洩漏之異常。 1 3 _如申請專利範圍第1 2項之使用具有壓力感測器 的流量控制裝置之流體供給系的異常檢測方法，其中，上 述流體供給系更具有設於上述流量控制裝置的下流側的製 程氣體使用系及介於該製程氣體使用系間的閥， 根據上述壓力感測器的指示値來更檢測出有關分別設 於上述製程氣體供給系、清洗氣體供給系、及上述製程氣 體使用系的上述閥的開閉動作之異常。 -4- 1352886 七 圖明 >說 2單 :簡 號 為符 圖件 表元 代之 定圖 指表 :案代 圖本本 表、、 代 \ly 定一二 第

無 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式： -4-