專利名稱：壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)壓力式流量控制裝置的流量輸出信號(hào)的監(jiān)視器檢 測(cè)設(shè)在壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)的下游側(cè)的閥的開(kāi)放動(dòng)作的異 常的方法，主要在半導(dǎo)體制造裝置及食品相關(guān)、化學(xué)相關(guān)設(shè)備等的使 用壓力式流量控制裝置的流體供給設(shè)備中使用。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造設(shè)備及化學(xué)相關(guān)設(shè)備等的氣體供給設(shè)備中，近年來(lái) 代替熱量式流量控制裝置而較多地采用壓力式流量控制裝置。這是因 為，壓力式流量控制裝置的構(gòu)造較簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本的降低及 設(shè)備的小型化，而且在控制精度及響應(yīng)性等的方面也優(yōu)于或不差于熱 量式流量控制裝置。
在氣體供給設(shè)備等中， 一般定期地點(diǎn)檢構(gòu)成氣體供給設(shè)備的各設(shè) 備、特別是閥類的動(dòng)作狀態(tài)等，這些點(diǎn)檢作業(yè)在從氣體供給設(shè)備穩(wěn)定 供給氣體的方面是不可或缺的事項(xiàng)。
作為向上述那樣的要求的應(yīng)對(duì)，本申請(qǐng)人以前開(kāi)發(fā)了圖9所示那 樣的使用壓力式流量控制裝置的氣體供給中的閥的異常檢測(cè)方法，將 其作為特愿2005-253996號(hào)公開(kāi)。
即，上述特愿2005-253996號(hào)的技術(shù)使得能夠不將各閥V2、 V3從配管路徑拆下而檢查圖9那樣的氣體供給設(shè)備的閥Vp V2、 V3 的動(dòng)作狀態(tài)及閥座泄漏的有無(wú)(以下稱作檢查)，發(fā)揮良好的實(shí)用性 效用。另外，在圖9中，Go是吹掃用的氣體，Gp是過(guò)程氣體，F(xiàn)CS 是壓力式流量控制裝置，la、 lb、 lc是配管路徑，E是過(guò)程腔室。
此外，在該圖9所示的氣體供給設(shè)備中，例如在判斷閥Vn V2、 V3的動(dòng)作狀態(tài)(開(kāi)、閉狀態(tài))的正常、異常的情況下，通過(guò)圖IO所示 那樣的順序進(jìn)行檢查。
即，首先在步驟So中開(kāi)始異常檢查。接著，在步驟S,中進(jìn)行Vt 閉、V2開(kāi)—閉(切換)、V3閉的操作，將N2填充到FCS的下游側(cè)配 管lb中。接著，在步驟S2中，檢查FCS的壓力顯示Pn判斷Pi的增
4減APi是否為0。
在APt不是O的情況下，在Pi上升的情況下，判斷^或V2的任 一個(gè)或兩者為異常(閥座泄漏或動(dòng)作不良)，此外，在P!減少的情況
下，判斷為V3異常(閥座泄漏或動(dòng)作不良)(步驟S》。
接著，在步驟S4中，使Vi開(kāi)、V2閉，使過(guò)程氣體(實(shí)際氣體)
Gp向FCS流入，在步驟Ss中檢查FCS的壓力顯示P1()如果有Pt的 上升，則判斷為W的動(dòng)作正常(步驟S7),如果沒(méi)有Pi的上升，則判 斷為^的動(dòng)作異常(步驟SJ ，確認(rèn)^的動(dòng)作狀況。然后，在步驟 Ss中，使Vi閉、V2開(kāi)，檢查FCS的壓力顯示Pi (步驟S9)。如果P!
不上升，則判斷為V2的動(dòng)作異常(步驟IO)，確認(rèn)V2的動(dòng)作狀況。 此外，如果Pi上升，則判斷為V2的動(dòng)作正常(步驟Su)。 接著，在步驟Su中，判斷上述步驟S2中的閥類的異常是否對(duì)應(yīng)于
閥V3的動(dòng)作異常。即，在步驟S2的判斷是N0 (閥Vp V2、 V3中的任 一個(gè)為動(dòng)作異常)、并且閥Vi及V2的動(dòng)作為正常，則判斷為閥V3動(dòng)
作異常(步驟Su)，此外，在步驟S2中的判斷是yes的情況下，判斷 為各閥Vp V2、 V3的動(dòng)作是正常的(步驟S")。
如果確認(rèn)上述各閥Vp V2、 V3的動(dòng)作的正常，則接著進(jìn)入到步驟 S15,進(jìn)行閥座泄漏的檢查。此外，在該閥動(dòng)作狀態(tài)的正常、異常判斷 中，當(dāng)然以a.在各閥Vp V2、 V3、 FCS及配管類la、 lb、 lc等中沒(méi)有 閥座泄漏以外的外部泄漏(例如從接頭或閥蓋等的泄漏)、b.各閥的驅(qū) 動(dòng)部正常地動(dòng)作、c.FCS正常地動(dòng)作、d.V,、 V2不同時(shí)開(kāi)放等為前提。
但是壓力式流量控制裝置FCS如圖11所示，為基于所謂節(jié)流孔或 聲速噴嘴等節(jié)流機(jī)構(gòu)8的上游側(cè)氣體壓力Pi及氣體溫度L運(yùn)算在節(jié)流 機(jī)構(gòu)8中流通的氣體流量的結(jié)構(gòu)(特開(kāi)平8-338546號(hào)等)。因此，即 使在例如節(jié)流才幾構(gòu)8的下游側(cè)的閥V3處于閉鎖狀態(tài)而在節(jié)流才幾構(gòu)8中 流通的氣體流量是零，如果在管路3上作用有氣體壓力P,，則通過(guò)流 量運(yùn)算電路13的流量運(yùn)算器20運(yùn)算氣體流量Qf，將其作為流量輸出 信號(hào)Qo向外部輸出。即，即使因閥V3的開(kāi)放不良而氣體不流通，也 向外部輸出流量輸出信號(hào)Qo。
另外，在圖11中，2是控制閥，12是流量輸出電路，14是流量設(shè) 定電路，16是運(yùn)算控制電路，21是比較電路，Qy是控制信號(hào) (Qy=Qe-Qf)。結(jié)果，例如在氣體供給設(shè)備的動(dòng)作中進(jìn)行了 FCS的下游側(cè)的閥V3 的開(kāi)閉動(dòng)作時(shí)，不能根據(jù)FCS的流量輸出信號(hào)Qo直接確認(rèn)在該閥V3 的開(kāi)放動(dòng)作中是否有異常。
這是因?yàn)?，如上所述，即使在?jié)流機(jī)構(gòu)8中流通的氣體流是零(閥
V3為閉鎖狀態(tài))，如果在節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)有壓力Pi則也向外部輸出流
量輸出信號(hào)Qo，所以即使在閥V3中發(fā)生異常，它沒(méi)有被開(kāi)放而被閉 鎖，在流量輸出信號(hào)Qo上閥V3也總是開(kāi)放。
專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)平8-338546號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)平2000-66732號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)發(fā)明為了解決壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的 異常檢測(cè)中的上述那樣的問(wèn)題，即根據(jù)壓力式流量控制裝置的構(gòu)造、 如果在節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)存在壓力則即使沒(méi)有在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的 氣體流也向外部輸出流量輸出信號(hào)Qo、所以不能利用壓力式流量控制 裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)壓力Pi (或流量輸出信號(hào)Qo)正確地判斷節(jié)流 機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作的異常的問(wèn)題，提供一種能夠不將壓力式流 量控制裝置切換為氣體供給設(shè)備的異常檢測(cè)模式、而基于節(jié)流機(jī)構(gòu)下 游側(cè)閥的開(kāi)或閉時(shí)的來(lái)自壓力式流量控制裝置的流量輸出信號(hào)Qo的 變動(dòng)、能夠迅速且可靠地判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)的閥的開(kāi)動(dòng)作的異常的 壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法。
技術(shù)方案1的發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量 控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流 機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力Pl運(yùn)算在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、 將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy 開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制閥2，來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力Pl以使上 述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量 輸出信號(hào)Qo輸出，將壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放并 使向壓力式流量控制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe變動(dòng)，檢測(cè)該流量設(shè)定 值Qe的變動(dòng)中的上述流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小AV,在該流量 輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小△ V為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu) 下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值以下的情況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
技術(shù)方案2的發(fā)明是在技術(shù)方案1的發(fā)明中，在向壓力式流量控 制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe的變動(dòng)時(shí)，將比穩(wěn)定流量設(shè)定值Qe〃大 的流量設(shè)定值Qe'或比穩(wěn)定流量設(shè)定值Qe〃小的流量設(shè)定值Qe'作 為流量設(shè)定值Qe輸入。
技術(shù)方案3的發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量 控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流 機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力Pl運(yùn)算在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、 將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy 開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制閥2，來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力Pl以使上 述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量 輸出信號(hào)Qo輸出，將壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥閉鎖并 使向壓力式流量控制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe為零，檢測(cè)使該流量設(shè) 定值Qe為零后的變動(dòng)中的上述流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小AV， 在該流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值以上的情況下，判斷 節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小AV 為規(guī)定值以下的情況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
技術(shù)方案4的發(fā)明是在技術(shù)方案3的發(fā)明中，與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè) 閥的閉鎖同時(shí)或延遲一定時(shí)間At而使向壓力式流量控制裝置輸入的 流量設(shè)定值Qe為零。
技術(shù)方案5的發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量 控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流 機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力Pl運(yùn)算在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、 將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy 開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制閥2，來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力Pl以使上 述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量 輸出信號(hào)Qo輸出，將壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放并 向壓力式流量控制裝置輸入流量設(shè)定信號(hào)Qe，檢測(cè)將上述節(jié)流機(jī)構(gòu)下 游側(cè)閥開(kāi)放后的上述流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小△ V，在該流量輸 出信號(hào)Q o的變動(dòng)的大小△ V為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下 游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值 以下的情況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
7技術(shù)方案6的發(fā)明是在技術(shù)方案5的發(fā)明中，從節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè) 閥的開(kāi)放指令的發(fā)送后延遲規(guī)定時(shí)間△t而向壓力式流量控制裝置輸 入流量設(shè)定信號(hào)Qe，檢測(cè)上述流量輸出信號(hào)Qo的下降率的大小。
技術(shù)方案7的發(fā)明是在技術(shù)方案1~6中任一項(xiàng)的發(fā)明中，使節(jié)流 機(jī)構(gòu)為節(jié)流孔或聲速噴嘴。
在本申請(qǐng)發(fā)明中，構(gòu)成為，與壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下 游側(cè)閥的開(kāi)或閉動(dòng)作同時(shí)、或從節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)或閉動(dòng)作延遲 一定時(shí)間At，投入或切斷壓力式流量控制裝置的流量設(shè)定值Qe而進(jìn) 4亍變動(dòng)，才艮據(jù)節(jié)-危護(hù)"構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)或閉動(dòng)"f乍與流量i更定值Qe的投Ai 或切斷之間的流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)狀態(tài)，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的 開(kāi)動(dòng)作的異常、正常。
結(jié)果，不另外設(shè)置或附加特別的檢查裝置、或?qū)毫κ搅髁靠刂?裝置切換為氣體供給設(shè)備的異常檢查模式，僅通過(guò)監(jiān)視壓力式流量控 制裝置的流量輸出信號(hào)Qo，就能夠在氣體供給設(shè)備的動(dòng)作中容易且簡(jiǎn) 單地判斷壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)動(dòng)作的正常、 異常，能夠容易地克服壓力式流量控制裝置的"流量輸出信號(hào)Qo的存 在不直接與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)動(dòng)作聯(lián)系"的問(wèn)題。


圖1是表示在本發(fā)明中使用的壓力式流量控制裝置FCS的基本結(jié) 構(gòu)的一例的圖。
圖2是有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施例的壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī) 構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法的實(shí)施說(shuō)明圖。
圖3是表示向第1實(shí)施例的壓力式流量控制裝置FCS的流量設(shè)定 輸入信號(hào)Qe及向節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閥開(kāi)放電流IV2、和來(lái)自FCS 的流量輸出信號(hào)Qo的定時(shí)關(guān)系的圖，圖3 (a)表示試驗(yàn)時(shí)的流量設(shè) 定信號(hào)Qe'比穩(wěn)定流量設(shè)定信號(hào)Qe〃大的情況，圖3 (b)表示試驗(yàn) 時(shí)的流量設(shè)定信號(hào)Qe'比穩(wěn)定流量設(shè)定信號(hào)Qe〃小的情況。
圖4是有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施例的壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī) 構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法的實(shí)施說(shuō)明圖。
圖5是表示向第2實(shí)施例的FCS的流量設(shè)定輸入信號(hào)Qe、向驅(qū)動(dòng) 節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的電磁閥EV的電磁電流IV2、和來(lái)自FCS的流量輸出信號(hào)Qo的定時(shí)關(guān)系的圖，圖5 (a)表示使上述節(jié)流機(jī)構(gòu)下游 側(cè)岡V2的閉鎖與FCS的閉鎖大致同時(shí)的情況，圖5 (b)表示從節(jié)流 機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的閉鎖延遲時(shí)間At=0.2sec而使向FCS的流量設(shè)定輸入 Qe為零(FCS閉鎖)的情況。
圖6是表示圖5(b)所示的多步驟(multistep )方法的FCS流 量輸出信號(hào)Qo的下降率、與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的動(dòng)作延遲時(shí)間A
tv的關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖7是實(shí)施例3 (根據(jù)通過(guò)多步驟對(duì)壓力式流量控制裝置FCS進(jìn) 行調(diào)機(jī)時(shí)的FCS流量輸出信號(hào)Qo的變化率進(jìn)行異常判斷的情況)的 與圖6相同內(nèi)容的說(shuō)明圖。
圖8是表示實(shí)施例3中的FCS流量輸出信號(hào)Qo的變化狀況的圖， 圖8 (a)是流量設(shè)定輸入Qe=100% (5V)、圖8 (b)是Qe=50%、 圖8 (c)是Qe-5。/。時(shí)的狀態(tài)(節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2為1臺(tái)的情況及 排列4臺(tái)的情況)。
圖9是表示使用以往的壓力式流量控制裝置的氣體供給設(shè)備的一 例的圖。
圖IO是以使用有關(guān)在先申請(qǐng)的壓力式流量控制裝置的氣體供給設(shè) 備為對(duì)象的閥異常檢測(cè)方法的流程圖。
圖ll是以往的壓力式流量控制裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。 附圖標(biāo)記i兌明
Qe流量設(shè)定值(流量設(shè)定信號(hào))
Qe〃 穩(wěn)定流量設(shè)定值
Qe' 變動(dòng)時(shí)的流量設(shè)定值
Qc流量運(yùn)算值
Qf切換流量運(yùn)算值
Qo流量輸出信號(hào)
Qy流量控制信號(hào)
Pi節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)氣體壓力
k流量變換率
1V2閥V2的動(dòng)作用電流
△ V節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2不開(kāi)放時(shí)的流量輸出信號(hào)的偏差
Qc/節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2不開(kāi)放時(shí)的流量輸出Qo節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2正常動(dòng)作時(shí)的流量輸出
EV電磁閥
U閥動(dòng)作壓力供給線
Pe真空泵
VR流量閥
Pb非穩(wěn)定波型磁控管真空計(jì) PG過(guò)程氣體 N2閥動(dòng)作用氣體 C腔室
V" V2空氣驅(qū)動(dòng)閥 PLC可編程控制器 PL數(shù)據(jù)記錄器 S氣體供給源(N2) Qe〃 穩(wěn)定流量
Qe'與穩(wěn)定流量不同的設(shè)定流量 1氣體供給口 2控制閥
3節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)管路 4閥驅(qū)動(dòng)部
5節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)管路
6壓力檢測(cè)器
7溫度檢測(cè)器
8節(jié)流機(jī)構(gòu)
9氣體流出口
10放大器
11放大器
12流量輸出電路
13流量運(yùn)算電路
14流量設(shè)定電路
15流量變換電路
16運(yùn)算控制電路
17 A/D變換器18A/D變換器 19溫度修正電路 20運(yùn)算電路 21比較電路 22放大器
具體實(shí)施例方式
以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示在本發(fā)明中使用的壓力式流量控制裝置的基本結(jié)構(gòu)的 圖，此外，圖2是有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施例的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng) 作異常檢測(cè)方法的實(shí)施說(shuō)明圖。
參照?qǐng)D1，壓力式流量控制裝置FCS通過(guò)氣體供給口 1、控制閥2、 閥驅(qū)動(dòng)部4、壓力檢測(cè)部6、節(jié)流機(jī)構(gòu)8、氣體流出口 9、流量輸出電 路12、流量運(yùn)算電路13、流量設(shè)定電路H、運(yùn)算控制電路16等形成 其主要部分，此外，在圖1中，3是節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)配管，5是節(jié)流機(jī) 構(gòu)下游側(cè)配管，7是溫度檢測(cè)器，15是流量變換機(jī)構(gòu)，10、 11、 22是 放大器，17、 18是A/D變換器，19是溫度修正電路，20是流量運(yùn)算器， 21是比較電路，Qc是流量運(yùn)算信號(hào)，Qf是切換運(yùn)算流量信號(hào)，Qe是 流量設(shè)定信號(hào)，Qo是流量輸出信號(hào)，Qy是流量控制信號(hào)，Pi是節(jié)流 機(jī)構(gòu)上游側(cè)氣體壓力，k是流量變換率。
此外，在圖1及圖2等所示的實(shí)施方式中，作為節(jié)流機(jī)構(gòu)8而使 用所謂節(jié)流孔，但當(dāng)然也可以使用聲速噴嘴或隔膜閥來(lái)代替節(jié)流孔。
上述圖1所示的壓力式流量控制裝置FCS是主要在節(jié)流機(jī)構(gòu)上游
側(cè)氣體壓力Pi與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)壓力P2的比P2/Pi等于流體的臨界值
或比其低的情況下(所謂氣體的流動(dòng)處于臨界狀態(tài)下時(shí))使用的裝置， 在節(jié)流機(jī)構(gòu)8中流通的氣體流量Qc由Qc-KPj其中，K是比例常數(shù)) 給出。另外，在壓力式流量控制裝置FCS中，也有主要在作為臨界狀 態(tài)和非臨界狀態(tài)的兩者的流動(dòng)狀態(tài)的氣體的流量控制中使用、將流過(guò) 節(jié)流機(jī)構(gòu)的氣體的流量Qc作為Qc=KP2m (PHP2) n (K是比例常數(shù)， m和n是常數(shù)，P2是節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)氣體壓力)運(yùn)算的形式，但基本 結(jié)構(gòu)與圖1的壓力式流量控制裝置FCS相同，所以這里省略其說(shuō)明。 此外，在該壓力式流量控制裝置FCS中，控制流量的設(shè)定值作為流量設(shè)定信號(hào)Qe而用電壓值給出。例如，如果將上游側(cè)壓力P,的壓 力控制范圍0 3(kgf/cm2abs)用電壓范圍0-5V表示，則Qe-5V (滿 刻度值)表示3 ( kgf/cm2abs )的壓力Pi下的流量Qc。
如果更具體地說(shuō)明，則現(xiàn)在如果在流量變換電路15的變換率k被 設(shè)定為1時(shí)輸入了流量設(shè)定信號(hào)Qe=5V，則切換運(yùn)算流量信號(hào)Qf (Qf=kQc)成為5V,開(kāi)閉操作控制閥2直到上游側(cè)壓力Pi成為3 (kgf/cm2abs),對(duì)應(yīng)于P產(chǎn)3 ( kgf/cm2abs )的流量Qc-KPi的氣體通 過(guò)節(jié)流機(jī)構(gòu)8而流通。 實(shí)施例1
圖2是表示在有關(guān)本申請(qǐng)發(fā)明的第1實(shí)施例的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)岡 的動(dòng)作異常檢測(cè)方法的實(shí)施中使用的試驗(yàn)單元的說(shuō)明圖。即，該試驗(yàn)
單元如圖2所示那樣構(gòu)成為，在壓力式流量控制裝置FCS的上游側(cè)及 下游側(cè)分別連結(jié)氣體供給閥Vi及節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2，并且在其上配 置可編程控制器PLC及數(shù)據(jù)記錄器DL，從可編程控制器PLC按照規(guī) 定的程序向閥Vi、 V2、及壓力式流量控制裝置FCS的流量設(shè)定電路14 供給流量設(shè)定信號(hào)Qe，并且將向閥V2的閥開(kāi)放信號(hào)IV2、向FCS的流 量設(shè)定信號(hào)Qe及來(lái)自FCS的流量輸出信號(hào)Qo分別記錄到數(shù)據(jù)記錄器 中。
另外，在圖2中，S是氣體源，C是腔室。
即，為了檢測(cè)壓力式流量控制裝置FCS的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2 的異常(不能從閉變?yōu)殚_(kāi))，構(gòu)成上述圖2那樣的試驗(yàn)系統(tǒng)，向FCS 作為流量設(shè)定信號(hào)Qe，輸入如圖3所示那樣暫時(shí)設(shè)定為與穩(wěn)定流量值 Qe〃不同的流量值Qe'之后、回到穩(wěn)定流量值Qe〃那樣的流量設(shè)定 信號(hào)Qe。另外，圖3 (a)是使與穩(wěn)定流量值Qe〃不同的流量設(shè)定值 Qe'比穩(wěn)定流量值Qe〃大的情況，此外，圖3 ( b)是表示使不同的流 量設(shè)定值Qe'比穩(wěn)定流量值Qe〃小的情況的圖。
如果將如圖3所示的流量設(shè)定信號(hào)Qe向FCS輸入、并且與此同
時(shí)向節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2供給閉動(dòng)作電流IV2 (勵(lì)磁電流)，則來(lái)自
壓力式流量控制裝置FCS的流量輸出Qo進(jìn)行在圖3 (a)、圖3 (b) 的最下方記載那樣的變化。
即，在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2不開(kāi)放的情況下的流量輸出Qo'與閥 V2正常地開(kāi)放的情況下的流量輸出Qo〃之間，在流量輸出Qo中發(fā)生偏差A(yù)V，所以通過(guò)監(jiān)視來(lái)自壓力式流量控制裝置FCS的流量輸出信 號(hào)Qo，能夠判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2是否被正常地開(kāi)放。
具體而言，在用來(lái)結(jié)束使用腔室C的過(guò)程處理工序的準(zhǔn)備階段或 用來(lái)開(kāi)始過(guò)程處理工序的準(zhǔn)備階段中，經(jīng)由可編程控制器PLC分別向 壓力式流量控制裝置FCS供給流量設(shè)定信號(hào)Qe，此外，向節(jié)流機(jī)構(gòu)下 游側(cè)閥V2供給閥開(kāi)放電流IV2，并且觀察此時(shí)的來(lái)自FCS的流量輸出 信號(hào)Qo的變化狀態(tài)，如果上述偏差A(yù)V為設(shè)定值以上，則判斷下游側(cè) 閥V2被正常地開(kāi)放，反之，如果上述偏差A(yù)V是規(guī)定值以下，則判斷
閥V2沒(méi)有被正常地開(kāi)放而是開(kāi)放異常。
實(shí)施例2
實(shí)施例2是在過(guò)程處理的結(jié)束時(shí)檢測(cè)節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的動(dòng)作 異常的例子。圖4是在實(shí)施例2中使用的試驗(yàn)系統(tǒng)的說(shuō)明圖，在圖4 中，EV是操作用電磁閥，Vi是FCS上游側(cè)閥，Pe是真空泵，Pb是非 穩(wěn)定波型磁控管，VR是流量閥，N2是操作用氣體，PG是過(guò)程氣體。
節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的動(dòng)作異常的檢測(cè)對(duì)于如圖5(a)所示那樣 同時(shí)進(jìn)行壓力式流量控制裝置FCS的流量設(shè)定信號(hào)Qe的截?cái)嗉肮?jié)流 機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閉鎖的情況(以下稱作通常步驟)、和如圖5 (b) 所示那樣在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閉鎖和FCS的流量設(shè)定信號(hào)Qe的 截?cái)嘀g設(shè)置時(shí)間At的延遲的情況(以下稱作多步驟)的兩種，都通 過(guò)在處理過(guò)程的停止時(shí)使向FCS的流量設(shè)定信號(hào)Qe為零(FCS截?cái)? 后、監(jiān)視之后的FCS流量輸出信號(hào)Qo的變化來(lái)進(jìn)行。
如圖5 (a)及圖5 (b)所示，在來(lái)自壓力式流量控制裝置FCS 的流量輸出信號(hào)Qo在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閉鎖及FCS閉鎖(FCS 的控制閥2的閉鎖)之后也不下降、而保持相同的流量輸出信號(hào)Qo' 的狀態(tài)的情況下，在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2中有開(kāi)放異常。這是因?yàn)椋?盡管節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2被閉鎖但FCS的流量輸出Qo不變?yōu)榱愣?流量輸出Qc/輸出，是因?yàn)樵诠?jié)流機(jī)構(gòu)8與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2之間 殘留氣體壓力、并且處于該殘留壓力完全不減小的狀態(tài)(即閥V2的閥 體不能向開(kāi)放方向動(dòng)作的狀態(tài))。
在現(xiàn)實(shí)的閥異常的判斷中，在考慮電磁閥EV與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥 V2之間的閥動(dòng)作壓力供給線U的內(nèi)容積、及節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閉 鎖用電流信號(hào)的輸入與現(xiàn)實(shí)的閥V2的閉鎖動(dòng)作之間的延遲時(shí)間等的基礎(chǔ)上，決定FCS的流量輸出信號(hào)Qo的下降率的域值，在該流量輸出 信號(hào)Qo的下降率比規(guī)定的下降率小的情況下，判斷在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)
閥V2的開(kāi)放動(dòng)作中有異常。
圖6是表示節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的閉鎖用動(dòng)作信號(hào)輸入與實(shí)際動(dòng) 作時(shí)間的差A(yù)tV、和FCS流量輸出Qo (節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)壓力Pi)及 節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)壓力P2的關(guān)系的圖，圖6 (a)是表示AtV較大時(shí)、圖 6 (b)是表示AtV較小時(shí)的圖。
由圖6(a)、圖6(b)也可知，在上述AtV較小的情況下(圖6 (b) ) , FCS的流量輸出Qo (節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)壓力PJ的變化量變 小，所以根據(jù)上述流量輸出信號(hào)Qo的下降率的閥V2的異常判斷變得 困難。
此外，當(dāng)然，上述AtV的大小根據(jù)閥V2及電磁閥EV、閥動(dòng)作壓 力供給線U的容積等，進(jìn)而節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)壓力P2的變化根據(jù)壓力式 流量控制裝置FCS的使用流量范圍及腔室C側(cè)的壓力等的條件而分別 較大地不同。
實(shí)施例3
實(shí)施例3是通過(guò)監(jiān)視壓力式流量控制裝置FCS的上升時(shí)的FCS流 量輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè)節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的異常(開(kāi)放不動(dòng)作)的例子， 主要在過(guò)程系統(tǒng)的調(diào)機(jī)準(zhǔn)備階段中檢測(cè)節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的動(dòng)作異 常的情況下使用。
在該實(shí)施例3中使用的試驗(yàn)裝置與上述圖4所示的試驗(yàn)裝置相同， 在第3實(shí)施例中，具體而言，是監(jiān)視在壓力式流量控制裝置FCS的1 次側(cè)的閥Vi及節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2被開(kāi)放后到向FCS輸入流量設(shè)定 信號(hào)Qe的時(shí)間At內(nèi)(延遲時(shí)間At-0.2sec)發(fā)生的FCS流量輸出信 號(hào)Qo的下降量、以該下降量為基準(zhǔn)判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的開(kāi)放 動(dòng)作的異常。
圖7是表示實(shí)施例3中的FCS流量輸出信號(hào)Qo、延遲時(shí)間A t=0.2sec、和節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的開(kāi)放延遲時(shí)間AtV等的關(guān)系的圖。 在過(guò)程的啟動(dòng)準(zhǔn)備的階段中，使FCS的上游側(cè)閥Vt及節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè) 閥V2成為開(kāi)之后，以延遲時(shí)間At-0.2sec延遲而使FCS動(dòng)作(流量設(shè) 定信號(hào)Qe in)時(shí)，在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2正常地進(jìn)行開(kāi)放動(dòng)作的情 況下，F(xiàn)CS流量輸出信號(hào)Qo在延遲時(shí)間At中下降，反之，在節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2沒(méi)有正常地進(jìn)行開(kāi)放動(dòng)作的情況下，成為沒(méi)有延遲時(shí)間
△ t中的FCS流量輸出信號(hào)Qo的變化的狀態(tài)。
另外，上述FCS流量輸出信號(hào)Qo的變化的程度(下降率)根據(jù) 節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的開(kāi)放延遲時(shí)間AtV的大小而較大地變化與上 述實(shí)施例2的情況完全相同。因而，向節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的動(dòng)作壓 力供給線U的長(zhǎng)度及電磁閥EV的種類、壓力式流量控制裝置FCS的 流量設(shè)定范圍等較大地影響著上述FCS流量輸出信號(hào)Qo的延遲時(shí)間
△ t中的下降率。
圖8是表示調(diào)查在使壓力式流量控制裝置FCS的流量設(shè)定信號(hào)Qe 及節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥V2的數(shù)量變化的情況下的流量輸出信號(hào)Qo的下 降狀態(tài)的結(jié)果的圖。作為壓力式流量控制裝置FCS而使用額定流量 1SLM的標(biāo)準(zhǔn)類型的裝置，此外，分別在閥Vi中使用Cv值為0.1的閥、 在閥V2中使用Cv值為0.2的閥。進(jìn)而，進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得在閥Vp V2的動(dòng)作壓力供給線U為內(nèi)徑2.5mc|)、長(zhǎng)度lm、流量控制閥VR及 真空泵Pe為N尸2SLM供給時(shí)、節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)壓力Pz為120Torr。
由圖8也可知，F(xiàn)CS的設(shè)定流量信號(hào)Qe為Qe-100y。時(shí)的FCS流 量輸出信號(hào)Qo的平均壓力下降率是89.9%(閥V2臺(tái)數(shù)=1) ~ 79.4%(閥 臺(tái)數(shù)V尸4) ， Qe-50。/。時(shí)的平均下降率是85.4 (V2=l臺(tái))~ 79.7 ( V2=4 臺(tái))，Qe-5。/o時(shí)的平均下降率是86.3 ( V2=l臺(tái))~ 70.6 ( V2=4臺(tái))， 在哪種情況下，都能夠檢測(cè)到閥的異常(開(kāi)放不動(dòng)作)。
另外，壓力下降率是作為(B-A) /Ax 100°/。運(yùn)算的值，這里，B 是過(guò)程結(jié)束后的FCS的流量輸出信號(hào)Qo， A是多步驟時(shí)的0.2sec后的 FCS流量輸出信號(hào)Qo'的值(參照?qǐng)D8(a))。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明只要是使用壓力式流量控制裝置FCS的氣體供給設(shè)備，在 怎樣的設(shè)備中都能夠使用，能夠根據(jù)使壓力式流量控制裝置FCS的流 量設(shè)定輸入Qe變化時(shí)的流量輸出信號(hào)Qo的變化狀態(tài)可靠地檢測(cè)壓力 式流量控制裝置FCS的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作。
1權(quán)利要求
1、一種壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力P1運(yùn)算在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制閥2，來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力P1以使上述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量輸出信號(hào)Qo輸出，其特征在于，將壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放并使向壓力式流量控制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe變動(dòng)，檢測(cè)該流量設(shè)定值Qe的變動(dòng)中的上述流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小ΔV，在該流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小ΔV為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小ΔV為規(guī)定值以下的情況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
2、 如權(quán)利要求1所述的壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥 的動(dòng)作異常檢測(cè)方法，其特征在于，在向壓力式流量控制裝置輸入的 流量設(shè)定值Qe的變動(dòng)時(shí)，將比穩(wěn)定流量設(shè)定值Qe〃大的流量設(shè)定值 Qe'或比穩(wěn)定流量設(shè)定值Qe〃小的流量設(shè)定值Qe'作為流量設(shè)定值 Qe輸入。
3、 一種壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè) 方法，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所 述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力P1運(yùn)算 在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定 值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制閥2 ， 來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力Pl以使上述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上 述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量輸出信號(hào)Qo輸出，其特征在于，將壓 力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥閉鎖并使向壓力式流量控制裝 置輸入的流量設(shè)定值Qe為零，檢測(cè)使該流量設(shè)定值Qe為零后的變動(dòng) 中的上述流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小AV，在該流量輸出信號(hào)Qo 的變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的 開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值以下的情 況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
4、如權(quán)利要求3所述的壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥 的動(dòng)作異常檢測(cè)方法，其特征在于，與節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的閉鎖同時(shí) 或延遲一定時(shí)間At而使向壓力式流量控制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe 為零。
5 、 一種壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè) 方法，在使用下述結(jié)構(gòu)的壓力式流量控制裝置的氣體供給設(shè)備中，所 述壓力式流量控制裝置通過(guò)使用節(jié)流機(jī)構(gòu)的上游側(cè)的流體壓力Pl運(yùn)算 在節(jié)流機(jī)構(gòu)中流通的流體流量Qf、將該流體流量運(yùn)算值Qf與流量設(shè)定 值Qe的差作為流量控制信號(hào)Qy開(kāi)閉控制節(jié)流機(jī)構(gòu)上游側(cè)的控制岡2， 來(lái)調(diào)節(jié)上述流體壓力Pl以使上述流量控制信號(hào)Qy成為零，并且將上 述流體流量運(yùn)算值Qf作為流量輸出信號(hào)Qo輸出，其特征在于，將壓 力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放并向壓力式流量控制裝置 輸入流量設(shè)定信號(hào)Qe，檢測(cè)將上述節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放后的上述流 量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小AV，在該流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大 小AV為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是 正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小AV為規(guī)定值以下的情況下，判斷 開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
6、 如權(quán)利要求5所述的壓力式流量控制裝置的節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥 的動(dòng)作異常檢測(cè)方法，其特征在于，從節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放指令 的發(fā)送后延遲規(guī)定時(shí)間At而向壓力式流量控制裝置輸入流量設(shè)定信 號(hào)Qe，檢測(cè)上述流量輸出信號(hào)Qo的下降率的大小。
7、 如權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的壓力式流量控制裝置的 節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的動(dòng)作異常檢測(cè)方法，其特征在于，使節(jié)流機(jī)構(gòu)為 聲速噴嘴或節(jié)流孔。
全文摘要
在以往的壓力式流量控制裝置中，因其機(jī)構(gòu)上流量輸出信號(hào)的存在而不能判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)動(dòng)作，所以是不良狀況。因此，在能夠根據(jù)壓力式流量控制裝置的動(dòng)作時(shí)的流量輸出信號(hào)的變動(dòng)狀態(tài)簡(jiǎn)單地判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放的壓力式流量控制裝置中，將其節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥開(kāi)放并使向壓力式流量控制裝置輸入的流量設(shè)定值Qe變動(dòng)，檢測(cè)該流量設(shè)定值Qe的變動(dòng)中的來(lái)自壓力式流量控制裝置的流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小ΔV，在該流量輸出信號(hào)Qo的變動(dòng)的大小ΔV為規(guī)定值以上的情況下，判斷節(jié)流機(jī)構(gòu)下游側(cè)閥的開(kāi)放動(dòng)作是正常的，此外，在上述變動(dòng)的大小ΔV為規(guī)定值以下的情況下，判斷開(kāi)放動(dòng)作是異常的。
文檔編號(hào)G05D7/06GK101484859SQ200780025188
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者土肥亮介, 平田薰, 杉田勝幸, 松本篤咨, 永瀨正明, 池田信一, 西野功二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社富士金