(57)【要約】【課題】半導体製造プロセス等に用いられている既存のガス配管系に何ら配管等の設計変更を行うことなく安価に導入することができ、短時間で、正確な基準容積に基づいたマスフローコントローラの検定を行うことができる検定システムを提供する【解決手段】前記支流ガスラインＳＬと並列に設けられており、前記合流後ガスラインＭＬに合流する検定用ガスラインＫＬと、ガス配管系ＧＳの配管自体で規定される基準容積を算出する基準容積算出部３２と、検定されるマスフローコントローラ１による流量制御が行われている間において圧力測定手段２１３で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部３３と、前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部３３と、を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１又は複数設けられており、前記支流ガスラインを含む複数のガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定システムであって、
ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備し、前記支流ガスラインと並列に設けられており、前記合流後ガスラインに合流する検定用ガスラインと、
各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブとに基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、
検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、
前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とするマスフローコントローラの検定システム。
【請求項２】
前記検定用ガスラインには、前記流量測定手段と、前記流量可変バルブと、前記圧力測定手段とを備えた差圧式マスフローコントローラを設けてあり、前記圧力測定手段が、前記流量測定手段を兼ねるものである請求項１記載のマスフローコントローラの検定システム。
【請求項３】
マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１又は複数設けられており、前記支流ガスラインを含むガスラインが分流する前の分流前ガスラインに分流前バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定システムであって、
ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備し、前記分流前ガスラインと接続され、前記支流ガスラインと並列に設けられている検定用ガスラインと、
各支流ガスラインを閉止し、前記分流前バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記分流前バルブと基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、
検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記分流前バルブが閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、
前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とするマスフローコントローラの検定システム。
【請求項４】
マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１又は複数設けられており、前記支流ガスラインを含むガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定方法であって、
前記支流ガスラインと並列に設けられており、前記合流後ガスラインに合流する検定用ガスラインに、当該検定用ガスラインに流れるガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、前記検定用ガスラインにおけるガスの圧力を測定する圧力測定手段とを設ける検定用ガスライン設定ステップと、
各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブ基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出ステップと、
検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記合流後バルブを閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出ステップと、
前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較ステップと、を備えたことを特徴とするマスフローコントローラの検定方法。
【請求項５】
マスフローコントローラを具備し、１又は複数設けられている支流ガスラインと、ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備する検定用ガスラインとが並列に設けられており、各支流ガスライン及び前記検定用ガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系において、マスフローコントローラの検定を行うためのプログラムであって、
各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブとに基づいてされる配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、
検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記合流後バルブを閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、
前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とするマスフローコントローラの検定用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが複数並列に設けられており、各支流ガスラインが合流して１つの合流後ガスラインとなるようなガス配管系におけるマスフローコントローラの検定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程等においてプロセスチャンバに混合ガスを供給するために、ガス供給源に接続され、マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが複数並列に設けられており、各支流ガスラインを合流させてプロセスチャンバに接続される１つの合流ガスラインからなるガス配管系が形成されている。
【０００３】
このようなガス配管系において、各支流ガスライン上に設けられているマスフローコントローラが設定流量の通りに流量制御を行うことができているかどうかを検定するための診断システムが特許文献１に開示されている。
【０００４】
このものは、図１に示すように合流後ガスラインＭＬに並列に分岐流路ＢＬが形成され、その分岐流路ＢＬ上に予め容積が分かっている大容量のタンクＡ１と、その下流側に圧力センサＡ２とが設けられており、前記圧力センサＡ２で測定された圧力に基づいてマスフローコントローラ１の検定を行うものである。また、前記合流後ガスラインＭＬにおいて前記分岐流路ＢＬの接続点の間と、前記分岐流路ＢＬの入り口と出口近傍及びには開閉バルブがそれぞれ設けられている。
【０００５】
このような検定システムＡ１００によってＲＯＲ方式と呼ばれるマスフローコントローラの検定方法が用いられる。具体的な検定手順について説明すると、マスフローコントローラの検定時には、分岐流路の入り口側の開閉バルブのみが開放され、その他の開閉バルブは閉止され、検定されるマスフローコントローラ１がある支流ガスラインＳＬ以外の支流ガスラインＳＬも閉止される。その後、検定されるマスフローコントローラ１に所定の設定流量を設定して、前記タンクにガスが流入するようにし、圧力を上昇させる。その間の圧力変化を前記圧力センサによって測定し、その圧力変化からタンクＡ１の容積である検定用容積を算出する。次に、前記検定用容積と、既知のタンク容積と検定されるマスフローコントローラから前記タンクまでの概算容積との和である基準容積とを比較する。このとき、一致する場合には、設定流量通りにマスフローコントローラは流量制御を行えていると判断され、一致しない場合には、マスフローコントローラ内の流路のつまり等により設定流量の通りに流量制御が行えていないと判断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５２５７２６号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるようなマスフローコントローラの検定システムでは、以下に述べるような複数の問題点がある。
【０００８】
（ａ）半導体製造プロセス等に用いられている既存のガス配管系にこの検定システムを導入するには、合流後配管に新たに分岐流路のような配管を形成し、基準容積を構成するためのタンクを設ける必要がある。工場のレイアウト等によっては新たな配管やタンクを設けることが困難な場合もあり、既存の配管系に合わせて検定システムの配管を設計したり、新たな配管やタンクを敷設したりする分だけコストが増大してしまう。
【０００９】
（ｂ）ＲＯＲ方式等の検定方法において精度よくマスフローコントローラの検定を行うためには、前記基準容積が正確に分かっている必要がある。この検定システムでは検定されるマスフローコントローラからタンクまでの配管容積とタンクの既知容積の和を基準容積としているが、通常、配管容積は配管長等に基づいて概算されているだけであり、配管が曲がっている部分や開閉バルブ等の内部の容積については、正確な値を算出することは難しいため、基準容積があまり信頼できる値になっていない。また、このような配管容積に関する誤差を吸収できるようにしようとすると、タンクの容積をある程度大きなものにしなくてはならなくなる。
【００１０】
（ｃ）タンクの容積が大きくなったり、基準容積が大きかったりすると、検定するために必要な量の圧力変化が長時間経過しないと測定できなくなる。このため、各マスフローコントローラの検定に掛かる時間が長くなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述したような問題点を鑑みてなされたものであり、半導体製造プロセス等に用いられている既存のガス配管系に何ら配管等の設計変更を行うことなく安価に導入することができ、短時間で、正確な基準容積に基づいたマスフローコントローラの検定を行うことができる検定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明のマスフローコントローラの検定システムは、マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１又は複数設けられており、前記支流ガスラインを含む複数のガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定システムであって、ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備し、前記支流ガスラインと並列に設けられており、前記合流後ガスラインに合流する検定用ガスラインと、各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブと基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記合流後バルブを閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のマスフローコントローラの検定方法は、マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１又は複数並列に設けられており、前記支流ガスラインを含む複数のガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定方法であって、前記支流ガスラインと並列に設けられており、前記合流後ガスラインに合流する検定用ガスラインに、当該検定用ガスラインに流れるガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、前記検定用ガスラインにおけるガスの圧力を測定する圧力測定手段とを設ける検定用ガスライン設定ステップと、各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブとに基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出ステップと、検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記合流後バルブを閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出ステップと、前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較ステップと、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のマスフローコントローラの検定に用いられるプログラムは、マスフローコントローラを具備し、１又は複数設けられている支流ガスラインと、ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備する検定用ガスラインとが並列に設けられており、各支流ガスライン及び前記検定用ガスラインが合流した後の合流後ガスラインに合流後バルブが設けられているガス配管系において、マスフローコントローラの検定を行うためのプログラムであって、各支流ガスラインを閉止し、前記合流後バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記合流後バルブとに基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記合流後バルブを閉止している状態において、検定されるマスフローコントローラに設定流量を設定し、当該検定されるマスフローコントローラによる流量制御が行われている間において前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このようなものであれば、半導体製造プロセス等にある既存のガス配管系に対して、例えば、支流ガスラインのうちの一つに前記流量測定手段、前記流量可変バルブ、前記圧力測定手段を設けて検定用ガスラインに置き換えることもでき、新たな配管の設計や敷設を行う必要が無いので検定システムの導入コストを大幅に下げることができる。また、前記基準容積算出部によって、前記流量可変バルブ、各支流ガスラインの閉止箇所、前記合流後バルブによって規定される配管内の容積を算出することができ、その容積を基準容積とすることができるので、従来のように基準容積の元となるタンク等をガス配管系に新たに設ける必要が無い。しかも、前記検定ガスラインにおける流量制御の精度及び圧力測定精度を信頼できるものにしておくことによって、正確な値の基準容積を算出してマスフローコントローラの検定に用いることができる。言い換えると、基準容積について自己検定を行いながらマスフローコントローラの検定を行うことができるので、前記比較部は、その信頼できる基準容積に基づいて設定される基準パラメータと、検定用パラメータとを比較することにより、常に信頼性の高いマスフローコントローラの検定を行うことができるようになる。
【００１６】
さらに、前記流量可変バルブ、各支流ガスラインの閉止箇所、前記合流後バルブに基づいて規定される配管内の容積を基準容積としているので、検定されるマスフローコントローラと、基準容積との間の距離を最小限に抑えることができるので、ガスの温度が変化することを防ぐことができ、マスフローコントローラへの検定への影響を小さくすることができる。また、基準容積がガス配管により構成されていることから、タンク等を用いた場合に比べて容積に対する表面積を大きくすることができ、ガスの温度置換性を良くすることができるので、ガスの温度等の測定環境を測定ごとに同じものにしやすい。
【００１７】
加えて、基準容積をガス配管により構成しているので、例えば、合流後ガスライン上にある任意の開閉弁を合流後開閉弁として使用することによって、基準容積を可変にすることができる。より具体的には、配管だけでなく、プロセスチャンバまで含んだ容積を基準容積としてマスフローコントローラの検定を行うこともでき、検定の目的に合わせて自由に基準容積を設定することができる。
【００１８】
逆に、基準容積を圧力測定値の時系列データから測定することができるので、必要最小限の基準容積にすることができ、限られた時間で検定に必要な圧力変化量を発生させることができる。つまり、短時間で検定を行うこともでき、低流量のマスフローコントローラを検定する場合でも、微小にしか流量が変化していない場合でもそのような変化を検出しやすくなる。
【００１９】
また、既存のガス配管系に対して、支流ガスラインと並列となるように１本ガスラインを最終的にその流れるガスが合流後ガスラインに合流するように追加して、検定用ガスラインとしても、既存のガス配管系において置き換えによって検定用ガスラインを設けた場合と同様に、基準容積を算出し、その正確な基準容積に基づいてマスフローコントローラの検定を精度よく行うことができる。
【００２０】
既存のガス配管系に対して、検定用ガスラインを設定するのをより簡単にするには、前記検定用ガスラインには、前記流量測定手段と、前記流量可変バルブと、前記圧力測定手段とを備えた差圧式マスフローコントローラを設けてあり、前記圧力測定手段が、前記流量測定手段を兼ねるものであればよい。
【００２１】
例えば、ＲＯＦ式のマスフローコントローラの検定を行う場合には、マスフローコントローラを具備する支流ガスラインが１つ又は複数並列に設けられており、各支流ガスラインが分流する前の分流前ガスラインに分流前バルブが設けられているガス配管系におけるマスフローコントローラの検定システムであって、ガスの流量を測定する流量測定手段と、前記流量測定手段で測定される測定流量が設定流量となるように開度が制御される流量可変バルブと、ガスの圧力を測定する圧力測定手段とを具備し、前記分流前ガスラインと接続され、前記支流ガスラインと並列に設けられている検定用ガスラインと、各支流ガスラインを閉止し、前記分流前バルブを閉止している状態において、流量可変バルブと、各支流ガスラインの閉止箇所と、前記分流前バルブとに基づいて規定される配管内の容積である基準容積を前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて算出する基準容積算出部と、検定されるマスフローコントローラがある支流ガスライン以外の支流ガスラインを前記基準容積算出ステップにおける前記閉止箇所と同じ箇所で閉止し、前記流量可変バルブ及び前記分流前バルブを閉止している状態において、前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出する検定用パラメータ算出部と、前記基準容積に基づいて設定される基準パラメータと前記検定用パラメータとを比較する比較部と、を備えたことを特徴とするマスフローコントローラの検定システムであればよい。このようなものであっても、前述した検定システムの同様の効果を奏する事が可能である。
【発明の効果】
【００２２】
このように、本発明のマスフローコントローラの検定システム、方法、及びそれらに用いられるプログラムによれば、既存の複数ある支流ガスラインのうちの一つに、前記流量測定手段、前記流量可変バルブ、前記圧力測定手段を設けて検定用ガスラインとするができ、そのような簡単な置き換え又は検定用ガスラインの追加によって各支流ガスライン上のマスフローコントローラの検定を行うことができるようになる。しかも、前記支流ガスライン上の機器から検定に用いられる基準容積を算出することができるので、基準容積を別に設ける必要が無い。つまり、既存のガス配管系に対して、新たな配管やタンク等の設計や設置を行う必要が無いので、導入コストを抑えることができる。また、基準容積は配管から構成されるので、検定されるマスフローコントローラとの距離が近く、検定に対する熱の影響をできる限り小さくすることも可能となる。また、基準容積は例えば既存のガス配管系に予め設置してある任意の開閉バルブを閉じることによって自由に設定することができるので、目的に応じた基準容積をその都度設定したり、必要最小限の容積にして検定時間を短くしたり、微小流量でも圧力変化が大きく出るようにして異常を検出しやすくしたりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のマスフローコントローラの検定システムを示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るマスフローコントローラの検定システムを示す模式図。
【図３】同実施形態におけるマスフローコントローラの検定システム示す模式図。
【図４】同実施形態における差圧式マスフローコントローラの模式的断面図。
【図５】同実施形態におけるコントロールボックスの機能ブロック図を示す模式図。
【図６】同実施形態におけるＲＯＲ式の検定の概念を示すグラフ。
【図７】同実施形態におけるマスフローコントローラの検定の流れを示すフローチャート。
【図８】別の実施形態におけるマスフローコントローラの検定システムを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態におけるマスフローコントローラ１の検定システム１００は、図２及び図3に示すように半導体の製造プロセス等において、ガス供給手段である複数のガスボンベ（図示しない）からプロセスチャンバＣへと各種ガスを供給するための既存のガス配管系ＧＳに設けられている複数のマスフローコントローラ１の検定を個々に行うために用いられるものである。このガス配管系ＧＳは、ガスボンベに接続されており、少なくともマスフローコントローラ１とその下流に2次側開閉バルブＳＶを具備する支流ガスラインＳＬが複数並列に設けられているガスボックスと、各支流ガスラインＳＬが１つに合流した後のガスラインであり、合流後開閉バルブＭＶを具備し、その下流において前記プロセスチャンバＣと接続される合流後ガスラインＭＬとからなるものである。なお、合流後開閉バルブＭＶは、各支流ガスラインＳＬが合流した後の合流後ラインＭＬのどこに取り付けられているものであっても構わない。例えば前記プロセスチャンバＣとガス配管系ＧＳとを着脱可能に取り付けているガスパネル等に設けられるバルブを合流後バルブとしてもよい。ここで、「並列に設けられている」とは、独立したガスラインが最終的に１つのガスラインにまとまる、又は１つのガスラインから複数の独立したガスラインに分かれるような設け方のことを言う。
【００２６】
前記検定システム１００は、図2及び図3に示すように前述したガス配管系ＧＳにおいて前記支流ガスラインＳＬのうち一つのマスフローコントローラ１を基準となる差圧式マスフローコントローラ２と入れ替えた検定用ガスラインＫＬと、前記差圧式コントローラと及び各支流ガスラインＳＬ上のマスフローコントローラ１から各種測定情報を取得するとともに、設定流量の設定をするコントロールボックス３と、を備えたものである。
【００２７】
前記差圧式マスフローコントローラ２は、上流から、流量可変バルブ２２と、流路を流れるガスの差圧から流量を測定する流量測定手段２１と、をこの順で備えたものである。
【００２８】
前記流量可変バルブ２２は、図４に示すように前記流量測定手段２１により測定された検定用ガスラインＫＬを流れるガスの測定流量が設定されている設定流量となるようにその開度が制御されるものである。
【００２９】
前記流量測定手段２１は、上流から第1圧力センサ２１１、抵抗体２１３、第２圧力センサ２１２とから構成してあるものであり、前記抵抗体２１３の前後における流体の圧力変化に基づいて流体の質量流量を測定するものである。ここで、前記第1圧力センサ２１１よりも前記第２圧力センサ２１２のほうが測定精度の高いものであり、前記第２圧力センサ２１２が請求項での圧力測定手段に相当する。
【００３０】
また、この差圧式マスフローコントローラ２には内部流路が形成されているブロック体内に温度センサ２３が設けてあり、この差圧式マスフローコントローラ２内の流路を流れるガスの温度を測定できるようにしてあり、測定流量の温度補正を行うように構成してある。また、前記流量可変バルブ２２の上流には、更に前段圧力センサ２１４が設けてあり、後述するＲＯＦ型の検定の場合に用いるようにしている。
【００３１】
前記コントロールボックス３は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏチャネル、ディスプレイ等の出力機器、キーボードなどの入力機器、ＡＤコンバータ等を有したいわゆるコンピュータであり、前記メモリに格納したプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器が動作することによって、少なくとも、図５の機能ブロック図に示すように、バルブ開閉設定部３１、基準容積算出部３２、検定用パラメータ算出部３３、比較部３４としての機能を発揮するものである。また、各マスフローコントローラ１及び前記差圧式マスフローコントローラ２と電気的に接続されており、各マスフローコントローラ１に設定流量を設定したり、前記差圧式マスフローコントローラ２の前記第２圧力センサ２１２から測定された測定圧力とその測定された時間のセットである時系列データを取得したりできるようにしてある。
【００３２】
各部について説明する。
【００３３】
バルブ開閉設定部３１は、基準容積とするガス配管の容積を規定するために前記2次側開閉バルブＳＶ、前記合流後バルブＭＶ、前記流量可変バルブ２２、前記検定されるマスフローコントローラ１内のバルブについて開閉を設定するものである。
【００３４】
前記基準容積算出部３２は、前記バルブ開閉設定部３１が、検定されるマスフローコントローラ１がある支流ガスラインＳＬ上の２次側開閉バルブＳＶは開放し、検定されるマスフローコントローラ１内のバルブを閉止し、それ以外の各支流ガスラインＳＬ上の２次側開閉バルブＳＶを閉止し、前記合流後バルブＭＶを閉止している状態において、基準容積を算出するものである。ここで、基準容積とは、閉止されている前記各２次側開閉バルブＳＶ、前記合流後バルブＭＶ、検定されるマスフローコントローラ１内のバルブ、前記差圧式のマスフローコントローラ１内の前記流量可変バルブ２２によって規定されるガス配管系ＧＳの配管容積に相当する。言い換えると、基準容積は、バルブ等によって配管内の略閉じた空間のことであり、ガスの流入により圧力変化が生じるような空間のことを指す。以下の説明では、特に断りが無い限りはこのような配管容積のことを基準容積と呼ぶこととする。より具体的には、前記基準容積算出部３２は、前記検定ガスライン上の差圧式マスフローコントローラ２に設定流量を設定し、前記流量可変バルブ２２による流量制御が行われて間において、前記第２圧力センサ２１２で測定される測定圧力の時系列データに基づいて基準容積を算出するように構成してある。
【００３５】
この基準容積の算出についてより詳しく説明すると、前記基準容積算出部３２は、前記差圧式マスフローコントローラ２に設定流量を設定したことをトリガとし、その後、例えば前記第２圧力センサ２１２で測定される圧力が第１圧力Ｐ１になったタイミングから、さらに第1所定時間後に訪れる第２圧力Ｐ２になったタイミングまでの期間における、圧力値の上昇量ΔＰを求めるようにしている。例えば図６（ａ）の場合では、区間ａ−ｂにおける前記第２圧力センサ２１２の圧力上昇量ΔＰ２１を求める。
【００３６】
次に、前記基準容積算出部３２は、区間ａ−ｂにおいて測定した質量流量の時系列データから算出される質量流量積分値と前述した圧力上昇量ΔＰ２１を気体の状態方程式（式（１））に代入して基準体積を算出する。
【００３７】
Ｖ＝ｎＲＴ／ΔＰ２１  ・・・（１）
【００３８】
ここで、ｎはモル数（単位時間あたりの質量（質量流量）を時間で積分したもの、すなわち、質量流量積分値である。）、Ｒは気体定数（制御対象となる気体から既知）、Ｔは温度（温度センサ２３６出力などから既知）、ΔＰ２１は第２圧力センサ２１２における圧力上昇量である。
【００３９】
前記検定用パラメータ算出部３３は、前記バルブ開閉設定部３１が、検定されるマスフローコントローラ１がある支流ガスラインＳＬ上以外の支流ガスラインＳＬ上の２次側開閉バルブＳＶは閉止し、前記合流後バルブＭＶを閉止するとともに、前記差圧式マスフローコントローラ２内の流量可変バルブ２２を閉止している状態において、検定用のパラメータを算出するものである。具体的には、検定されるマスフローコントローラ１に設定流量を設定し、当該検定されるマスフローコントローラ１による流量制御が行われている間において前記圧力測定手段で測定される測定圧力の時系列データに基づいて検定用パラメータを算出するように構成してある。
【００４０】
検定用パラメータの算出について詳細に説明すると、前記検定用パラメータ算出部３３は、検定されるマスフローコントローラ１に設定流量を設定したことをトリガとし、その後、前記第２圧力センサ２１２で測定される圧力が前記基準容積算出部３２において用いたのと同じ第１圧力Ｐ１になったタイミングから、さらに第1所定時間後に訪れる第３圧力Ｐ３になったタイミングまでの期間における、圧力値の上昇量ΔＰ２を求めるようにしている。例えば図６（ｂ）の場合では、区間ａ−ｂにおける前記第２圧力センサ２１２の圧力上昇量ΔＰ３１を求める。
【００４１】
次に、前記検定用パラメータ算出部３３は、区間ａ−ｂにおいて設定された設定流量と経過時間から算出される質量流量積分値と前述した圧力上昇量ΔＰ３１を気体の状態方程式（式（２））に代入して検定用パラメータである検定用体積Ｖｔｅｓｔを算出する。
【００４２】
Ｖｔｅｓｔ＝ｎＲＴ／ΔＰ３１  ・・・（２）
【００４３】
ここで、ｎはモル数（単位時間あたりの質量（質量流量）を時間で積分したもの、すなわち、質量流量積分値である。）、Ｒは気体定数（制御対象となる気体から既知）、Ｔは温度（温度センサ２３６出力などから既知）、ΔＰ３１は第２圧力センサ２１２における圧力上昇量である。
【００４４】
前記比較部３４は、基準容積と前記検定用パラメータである算出容積Ｖｔｅｓｔとを比較し、これらが一致する又は規定の範囲の値に納まっている場合には検定されているマスフローコントローラ１は正常であると判断し、一致しない又は規定の範囲外の値である場合には、検定されているマスフローコントローラ１に異常があると判断し、その旨を表示するようにしてある。なお、本実施形態では、基準容積そのものを検定用パラメータとしているが、基準容積に基づいて、その他の実施形態において後述するようなパラメータや検定曲線を設定するようにしても構わない。
【００４５】
このように構成されたマスフローコントローラ１の検定システム１００における検定方法の手順について図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
まず、既存のガス配管系ＧＳにおける支流ガスラインＳＬの一つを基準となる差圧式マスフローコントローラ２を設けて検定用ガスラインＫＬとし、各マスフローコントローラ１と前記差圧式マスフローコントローラ２とをコントロールボックス３と接続し、流量設定及びデータの取得が行えるようにセットアップしておく（ステップＳ１）。
【００４７】
次に、前記バルブ開閉設定部３１によって、前述したように各種バルブを閉止し、ガス配管自体によって基準容積を規定する（ステップＳ２）。ここで、検定されるマスフローコントローラ１は全閉されており、前記差圧式マスフローコントローラ２は流量制御を行うことができるようにしてある。
【００４８】
その後、前記基準容積算出部３２は、前記差圧式マスフローコントローラ２に設定流量を設定し（ステップＳ３）、前記第２圧力センサ２１２で測定される圧力測定値の時系列データと、第1圧力センサ２１１と第２圧力センサ２１２の差圧から算出される質量流量から算出される値を気体の状態方程式に代入することによって基準容積を算出する（ステップＳ４）。
【００４９】
次に、前記バルブ開閉設定部３１は、合流後バルブＭＶを開放し、基準容積内の圧力を低下させた後再び合流後バルブＭＶを閉止する。また、前記差圧式マスフローコントローラ２の前記流量可変バルブ２２を閉止するとともに、検定されるマスフローコントローラ１は流量制御を行うことができる状態にする（ステップＳ５）。
【００５０】
その後、前記検定用パラメータ算出部３３は、検定されるマスフローコントローラ１に設定流量を設定し（ステップＳ６）、前記第２圧力センサ２１２で測定される圧力測定値の時系列データと設定流量に基づいた基準容積の値である算出容積を気体の状態方程式によって算出する（ステップＳ７）。
【００５１】
最後に、比較部３４が基準容積と算出容積を比較して、検定されているマスフローコントローラ１が正常かどうかについて判断する（ステップＳ８）。
【００５２】
このように本実施形態のマスフローコントローラ１によれば、既存のガス配管系ＧＳに対して差圧式マスフローコントローラ２を支流ガスラインＳＬ上に設けて、検定用ガスラインＫＬとするだけで、ＲＯＲ式のマスフローコントローラ１の検定システム１００を構築する事が可能となる。従って、従来のようにＲＯＲ式の検定システム１００を導入するために、例えば、合流後配管に新たな流路やタンクを設計、設置する必要が無いので、導入コストを大幅に抑えることが可能となる。
【００５３】
さらに、２次側開閉バルブＳＶ及び合流後バルブＭＶで規定される配管内の容積を基準容積としているので、検定されるマスフローコントローラ１と、基準容積との間の距離を最小限に抑えることができるので、ガスの温度が変化することを防ぐことができ、マスフローコントローラ１への検定への影響を小さくすることができる。また、基準容積がガス配管により構成されていることから、タンク等を用いた場合に比べて容積に対する表面積を大きくすることができ、ガスの温度置換性を良くすることができるので、ガスの温度等の測定環境を測定ごとに同じものにしやすい。
【００５４】
また、ガス配管上の各種バルブを適宜閉止することによって基準容積をガス配管自体で構成しているので、例えばどの既存の合流後開閉バルブを閉止するかを適宜選択することによって、基準容積を最小限度にしたり、プロセスチャンバＣまでの流路を含んだ検定を行えるようにしたりすることができる。
【００５５】
例えば、基準容積を最小限度にすることにより、マスフローコントローラ１が制御できる流量が小さい場合でも、短時間でも基準容積内の圧力変化を大きくすることができ、小流量でも精度のよい検定を行うことができる。
【００５６】
加えて、従来であれば概算で求められており、あまり信頼できなかった基準容積の値を差圧式マスフローコントローラ２により自己検定することができるので、より正確な値に基づいて検定を行うことができる。従って、マスフローコントローラ１の検定自体の信頼性をより向上させることができる。
【００５７】
その他の実施形態について説明する。
【００５８】
図８に示すようにマスフローコントローラ１を具備する支流ガスラインＳＬが複数並列に設けられており、各支流ガスラインＳＬが分流する前の分流前ガスラインに分流前バルブが設けられているガス配管系ＧＳにおいても本発明を適用することは可能である。具体的には、前記支流ガスラインＳＬに並列に差圧式マスフローコントローラ２を具備する検定用ガスラインＫＬを設けて、その入り口側を前記分流前ガスラインＮＬに接続しておけばよい。
【００５９】
このようなものであっても、前記分流前ガスライン上にある分流前バルブ、前記マスフローコントローラ１の上流に設けられている1次側バルブＦＶ、によって規定される配管の容積を基準容積とし、前段圧力センサ２１４を圧力測定手段として用いれば、ＲＯＦ型の検定方法を実施することができ、前記実施形態における検定システム１００と略同様の効果を得ることができる。
【００６０】
ＲＯＦ型の検定方法について簡単に説明すると、前述したＲＯＲ型の検定方法は基準容積に対してガスを流入させて、基準容積内の圧力上昇に基づいてマスフローコントローラの検定を行うものであるのに対し、ＲＯＦ型は、まず、基準容積にガスを溜めこんでおき、検定されるマスフローコントローラのある支流ガスラインを開放してそのときの圧力低下に基づいて検定を行う方法である。具体的には、基準容積内を所定の圧力にした後に、検定用ガスラインを開放してその時の圧力測定手段にて測定される圧力低下に基づいて基準容積を算出する。その後、基準容積内を所定の圧力に昇圧し、今度は検定されるマスフローコントローラのある支流ガスラインを開放し、その時の圧力測定手段にて測定される圧力低下に基づいて検定用パラメータを算出し、基準容積に基づいた基準パラメータと検定用パラメータを比較し、マスフローコントローラの検定を行う。
【００６１】
前記実施形態では、比較部は、基準容積の値と、算出容積の値を比較するものであったが、その他のものであっても構わない。例えば、ある設定流量を設定した時の所定時間経過後の基準体積内の圧力上昇値を予め記憶させておき、検定されるマスフローコントローラにその設定流量を設定し、所定時間経過後の圧力上昇値を比較するものであってもよい。また、圧力測定値の時系列データを基準容積に基づいて設定される検定曲線と比較することによってマスフローコントローラの正常、異常を判断するものであってもよい。
【００６２】
前記実施形態では、基準容積内にできる限り余計なガスが流入しないようにするために2次側開閉バルブを閉止していたが、多少の流入を許容するのであれば、マスフローコントローラ内のバルブを閉止することによって基準容積を規定しても構わない。また、前記検定用ガスラインにはサーマル式のマスフローコントローラを設けるとともに、別に圧力測定手段を設けるようにしても構わない。
【００６３】
前記実施形態では、流量可変バルブに一定流量が流れるように設定流量を設定し流量制御を行って、そのときの基準容積内の圧力上昇に基づいて基準容積を算出していたが、精度がそれほど求められない場合には、流量可変バルブを開放させておき、設定流量を設定せずにそのときの圧力変化から基準容積を求めるようにしても構わない。
【００６４】
また、検定されるマスフローコントローラに一定流量が流れるように設定流量を設定せずに、開放だけさせておき、その時の圧力変化に基づいて検定を行うようにしても構わない。この場合は、圧力変化から算出されるパラメータと検定されるマスフローコントローラ内の流量測定手段の示す流量とを比較することによって、その流量測定手段の校正（値付け等）を行うことはできないが、正常かどうかを判定することができる。
【００６５】
加えて、上述したようなマスフローコントローラだけでなく、支流ガスライン上にマスフローコントローラとは別体に設けられた流量測定手段（マスフローメータ、流量計）などを検定する事も可能である。
【００６６】
また、基準とした検定用のマスフローコントローラの内部構造は前記実施形態に限られるものではない。例えば、流量可変バルブよりも上流に流量測定手段又は圧力測定手段が設けられているものであっても構わない。
【００６７】
前記実施形態では、検定用ガスラインが１ラインだけ設けてあったが、検定用ガスラインが複数ライン設けてあっても構わない。
【００６８】
また、基準容積は配管がバルブ等によって完全に閉止されている閉鎖空間だけに限られるものではない。例えば、合流後バルブの替わりに音速ノズル等の一定流量が流れ続ける流体抵抗を閉止点としてみなし、そのような流体抵抗等によって規定される容積内の圧力が上昇、又は下降するようなものであれば、ＲＯＲ式やＲＯＦ式の検定を行うことができる。
【００６９】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１００・・・検定システム
１・・・マスフローコントローラ
２・・・差圧式マスフローコントローラ
２１・・・流量測定手段
２２・・・流量可変バルブ
２１１、２１３・・・圧力測定手段
３２・・・基準容積算出部
３３・・・検定用パラメータ算出部
３４・・・比較部
ＧＳ・・・ガス配管系
ＳＬ・・・支流ガスライン
ＭＬ・・・合流後ガスライン
ＭＶ・・・合流後バルブ
ＮＬ・・・分流前ガスライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010210528.tif 000008
【図７】
2010210528.tif 000009
【図８】
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