(57)【要約】【課題】流量検定に対する信頼性を向上させることができるガス流量検定ユニットを提供すること。【解決手段】流量制御機器１０に接続され、ガスを入力する第１遮断弁１２と、ガスを出力する第２遮断弁１３と、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３とを連通させる連通部材１８と、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に供給されるガスの圧力を検出する圧力センサ１４と、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に供給されるガスの温度を検出する温度検出器１５と、圧力センサ１４が検出する圧力検出結果と、温度検出器１５が検出する温度検出結果を用いて流量制御機器１０を流れるガスの流量を検定する制御手段１６と、を有し、第１遮断弁１２の弁座２２から第２遮断弁１３の弁座２８までの体積Ｖｋを流量制御機器１０の出口から第１遮断弁１２の弁座２２までの体積Ｖｅ以下にしたガス流量検定ユニットとする。【選択図】図８
2011064707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量制御機器の下流側に配設されるガス流量検定ユニットにおいて、
前記流量制御機器に接続され、ガスを入力する第１遮断弁と、
前記ガスを出力する第２遮断弁と、
前記第１遮断弁と前記第２遮断弁とを連通させる連通部材と、
前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に供給される前記ガスの圧力を検出する圧力検出器と、
前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に供給される前記ガスの温度を検出する温度検出器と、
前記圧力検出器が検出する圧力検出結果と、前記温度検出器が検出する温度検出結果を用いて前記流量制御機器を流れるガスの流量を検定する制御手段と、を有し、
前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積が、前記流量制御機器の出口から前記第１遮断弁までの体積以下であることを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記連通部材が、
前記第１遮断弁の出力ポートに連通する第１ポートと、前記第２遮断弁の入力ポートに連通する第２ポートと、前記圧力検出器に連通する第３ポートとが同一側面に開口し、前記第１ポートと前記第２ポートと前記第３ポートとを連通させる内部流路が形成された流路ブロックであること、を特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記温度検出器が棒状の温度センサであって、
前記流路ブロックは、前記温度センサを取り付ける取付部が設けられていることを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記流量制御機器が搭載されたガスユニットを内蔵するガスボックスに内設されることを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記制御手段は、
前記流量制御機器と前記第２遮断弁との間にガスを目標圧力だけ封入するときに、前記圧力検出器が既定の初期圧力を検出した後、前記目標圧力を検出するまでの単位時間あたりの上昇圧力値を算出するとともに、圧力検出時のガス温度を前記温度検出器により検出し、前記圧力上昇値と前記ガス温度を用いて前記流量制御機器から前記第２遮断弁までのタンク体積を測定し、前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積を前記タンク体積から減算することにより、前記流量制御機器から前記第１遮断弁までの体積を測定する体積測定手段を有することを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記第２遮断弁が真空ポンプに接続され、
前記制御手段は、
前記第１遮断弁と第２遮断弁との間を前記真空ポンプにより真空引きされた後、前記流量制御機器と前記第１遮断弁との間に封入されたガスが前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に放出されたときに、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の圧力変化と温度変化を用いて前記流体制御機器から前記第２遮断弁までのタンク体積を測定し、前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積を前記タンク体積から減算することにより、前記流量制御機器から前記第１遮断弁までの体積を測定する体積測定手段を有することを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記制御手段は、
前記圧力検出器が検出する圧力値を所定間隔でサンプリングして、新規にサンプリングした圧力値と直前にサンプリングした圧力値との傾きを算出し、算出した傾きが測定可能範囲内になったときに、ガスの流量を検定すること
を特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記制御手段は、
前記圧力検出器が検出する圧力値を所定間隔でサンプリングして、新規にサンプリングした圧力値の傾きに対する相関係数を算出し、算出した相関係数が測定可能範囲内になったときに、ガスの流量を検定すること
を特徴とするガス流量検定ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスにおけるガスシステムに使用する流量制御機器の流量を検定するガス流量検定ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセス中の成膜装置や乾式エッチング装置等においては、例えばシランやホスフィン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガス等の可燃性ガス等を使用する。
これらのガスはその流量を厳格に管理しなければならない。
その理由として、ガス流量がプロセスの良否に直接影響することが挙げられる。すなわち、ガス流量は、成膜プロセスにおいては膜質に、また、エッチングプロセスにおいては回路加工の良否に、それぞれ多大な影響を与え、半導体製品の歩留まりがガス流量の精度により決定される。
【０００３】
別の理由としては、この種のガスの多くは人体や環境に対する有害性、あるいは爆発性等を有することが挙げられる。これらのガスは、使用後に、直接大気に廃棄することは許されず、半導体製造プロセスに使用される装置には、ガス種に応じた除害手段を備えなければならない。しかしながら、かかる除害手段は通例処理能力が限られていて、許容値以上の流量が流れると、処理しきれずに有害ガスの環境への流出や、除害手段の破損につながることがある。
また、これらのガス、特に半導体製造プロセスに使用しうる高純度かつ無塵のものは高価な上、ガス種によっては自然劣化による使用制限があるため大量保管ができないことも理由として挙げられる。
【０００４】
そこで、従来から半導体製造プロセス回路内に流量制御機器である公知のマスフローコントローラを配して、ガス種ごとに最適の流量を流すようにしている。そして、かかるマスフローコントローラは、印加電圧を変更することにより、設定流量を変更してプロセスレシピの変更に対応できるようになっている。
【０００５】
ところが、半導体製造プロセスに用いるこれらのガス、いわゆるプロセスガスのうち特に成膜用材料ガスは、その特性上ガスライン内でも固形物を析出する可能性があり、流量体積を変化させることがある。マスフローコントローラは、高精度に一定流量を供給するために内部に細管を使用しており、かかる部分に固形物が少量でも析出してしまうと、供給する流量精度が悪化する原因となる。また、エッチングプロセス等に使用する腐食性の高いガスを流すので、マスフローコントローラの内部を耐食性の高い材料、例えばステンレス材等を使用したとしても、腐食は避けられず、経年劣化が起こる可能性があり、このことによっても流量精度が悪化するとなる。
このように、マスフローコントローラは、印加電圧と実流量との関係が変化し、実流量が変化する可能性がある。そのため、マスフローコントローラは、定期的に流量を検定され、較正される必要がある。
【０００６】
マスフローコントローラの流量検定は、基本的に膜流量計を使って行う。しかし、この測定は配管の一部を外して行うものであり、測定後には再び配管を元の状態に組み付けて漏れチェックをしなければならない。このため、作業には非常に手間がかかってしまう。  従って、配管から外さずに流量検定が行えることが理想的である。
【０００７】
配管を組んだままの状態で流量検定を行う方法としては、例えば特許文献１に記載されるように、マスフローコントローラの下流側にガス流量検定ユニットＵを配設し、気体マスフロー測定システムを構築する方法がある。気体マスフロー検定システムのブロック図を図１９に示す。
【０００８】
図１９に示すように、気体マスフロー検定システムは、弁要素１５１、チャンバ１５３、トランスデューサ・アセンブリ１５４、弁要素１５２からなるガス流量検定ユニットＵが、マスフローコントローラ１０の下流側に接続されている。チャンバ１５３は、既知体積を有する。トランスデューサ・アセンブリ１５４は、チャンバ１５３の下流側にある気体フローライン１５０に接続され、弁要素１５１，１５２がトランスデューサ・アセンブリ１５４の上流と下流にそれぞれ位置する気体フローライン１５０に配置され、体積を一定にしている。トランスデューサ・アセンブリ１５４は、弁要素１５１，１５２間の圧力と温度に基づいてＰＶ／ＲＴを直接に表す信号を出力する。ここで、Ｐは圧力、Ｖは体積、Ｔは気体定数、Ｔは絶対温度である。
【０００９】
このような気体マスフロー検定システムは、チャンバ１５３の圧力や温度を個別に測定することなく、トランスデューサ・アセンブリ１５４が出力するＰＶ／ＲＴを表す信号に基づいてマスフローコントローラ１０の実流量を計測する。そして、気体マスフロー検定システムは、その実流量をマスフローコントローラ１０の設定流量と比較することにより、マスフローコントローラ１０の流量を検定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３０２２９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、発明者らが、従来のガス流量検定ユニットＵについて評価実験を行ったところ、従来のガス流量検定ユニットＵは、図１０（ｉｉｉ）に示すように、マスフローコントローラ１０の制御流量に対する検定精度のばらつきが大きく、信頼性が低いことが判明した。
【００１２】
具体的には、発明者らは、マスフローコントローラ１０の流量を、高精度流量計で計測し、その計測値と従来のガス流量検定ユニットＵが測定した流量とを比較して評価実験を行った。すると、図１０（ｉｉｉ）に示すように、従来のガス流量検定ユニットＵは、Ｎ2ガスを１００ｓｃｃｍずつマスフローコントローラ１０に流した場合には、ガス流量検定ユニットＵが測定した流量とマスフローコントローラ１０が制御する流量との間に生じる誤差が０．０１２％であった。これに対して、Ｎ2ガスを５００ｓｃｃｍずつマスフローコントローラ１０に流した場合には、ガス流量検定ユニットＵが測定した流量とマスフローコントローラ１０に流した流量との間に生じる誤差が１．１５０％であった。よって、従来のガス流量検定ユニットＵは、流量が増加すると、ガス流量検定ユニットＵが測定する流量の誤差が大きくなり、信頼性が低くなっていた。
【００１３】
このように、マスフローコントローラ１０が制御する流量によってガス流量検定ユニットＵの検定精度にバラツキが生じると、マスフローコントローラ１０が大流量（例えば５００ｓｃｃｍ）を制御する電圧を印加されたときに、マスフローコントローラ１０がガスの流量を設定流量（５００ｓｃｃｍ）に制御していないにもかかわらず、ガス流量検定ユニットＵが５００ｓｃｃｍを測定し、マスフローコントローラ１０の流量が正確であると誤認識する恐れがある。或いは、マスフローコントローラ１０がガスの流量を設定流量（５００ｓｃｃｍ）に正確に制御しているにもかかわらず、ガス流量検定ユニットＵが５００ｓｃｃｍを測定できず、マスフローコントローラ１０に余計な較正を施す恐れがある。このような不具合は、半導体製造プロセスの歩留まりなどに直接影響するため、問題である。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、流量検定に対する信頼性を向上させることができるガス流量検定ユニット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】
【００１５】
本発明に係るガス流量検定ユニットは、次のような構成を有している。
（１）流量制御機器の下流側に配設されるガス流量検定ユニットにおいて、前記流量制御機器に接続され、ガスを入力する第１遮断弁と、前記ガスを出力する第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁とを連通させる連通部材と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に供給される前記ガスの圧力を検出する圧力検出器と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に供給される前記ガスの温度を検出する温度検出器と、前記圧力検出器が検出する圧力検出結果と、前記温度検出器が検出する温度検出結果を用いて前記流量制御機器を流れるガスの流量を検定する制御手段と、を有し、前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積が、前記流量制御機器の出口から前記第１遮断弁までの体積以下であることを特徴とする。
【００１６】
（２）（１）に記載の発明において、前記連通部材が、前記第１遮断弁の出力ポートに連通する第１ポートと、前記第２遮断弁の入力ポートに連通する第２ポートと、前記圧力検出器に連通する第３ポートとが同一側面に開口し、前記第１ポートと前記第２ポートと前記第３ポートとを連通させる内部流路が形成された流路ブロックであること、を特徴とする。
（３）（２）に記載の発明において、前記温度検出器が棒状の温度センサであって、前記流路ブロックは、前記温度センサを取り付ける取付部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
（４）（１）乃至（３）の何れか１つに記載の発明において、前記流量制御機器が搭載されたガスユニットを内蔵するガスボックスに内設されることを特徴とする。
【００１８】
（５）（１）乃至（４）の何れか１つに記載の発明において、前記制御手段は、前記流量制御機器と前記第２遮断弁との間にガスを目標圧力だけ封入するときに、前記圧力検出器が既定の初期圧力を検出した後、前記目標圧力を検出するまでの単位時間あたりの上昇圧力値を算出するとともに、圧力検出時のガス温度を前記温度検出器により検出し、前記圧力上昇値と前記ガス温度を用いて前記流量制御機器から前記第２遮断弁までのタンク体積を測定し、前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積を前記タンク体積から減算することにより、前記流量制御機器から前記第１遮断弁までの体積を測定する体積測定手段を有することを特徴とする。
【００１９】
（６）（１）乃至（４）の何れか１つに記載の発明において、前記第２遮断弁が真空ポンプに接続され、前記制御手段は、前記第１遮断弁と第２遮断弁との間を前記真空ポンプにより真空引きされた後、前記流量制御機器と前記第１遮断弁との間に封入されたガスが前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間に放出されたときに、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の圧力変化と温度変化を用いて前記流体制御機器から前記第２遮断弁までのタンク体積を測定し、前記第１遮断弁から前記第２遮断弁までの体積を前記タンク体積から減算することにより、前記流量制御機器から前記第１遮断弁までの体積を測定する体積測定手段を有することを特徴とする。
【００２０】
（７）（１）乃至（４）の何れか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記圧力検出器が検出する圧力値を所定間隔でサンプリングして、新規にサンプリングした圧力値と直前にサンプリングした圧力値との傾きを算出し、算出した傾きが測定可能範囲内になったときに、ガスの流量を検定することを特徴とする。
【００２１】
（８）（１）乃至（４）の何れか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記圧力検出器が検出する圧力値を所定間隔でサンプリングして、新規にサンプリングした圧力値の傾きに対する相関係数を算出し、算出した相関係数が測定可能範囲内になったときに、ガスの流量を検定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットは、第１遮断弁から第２遮断弁までの体積が、流量制御機器の出口から第１遮断弁までの体積以下であるため、流量制御機器から第１遮断弁と第２遮断弁との間に供給されるガスの制御流量が変化しても、第１遮断弁と第２遮断弁との間の圧力が均一になりやすい。そのため、本発明のガス流量検定ユニットは、流量制御機器の制御流量が変化しても、第１遮断弁と第２遮断弁との間の圧力と温度を圧力検出器と温度検出器によって正確に検出し、その圧力検出結果と温度検出結果を用いてガス流量を検定することが可能である。よって、本発明のガス流量検定ユニットによれば、制御流量の変化に対する計測流量誤差が小さくなり、流量検定に対する信頼性を向上させることができる。
【００２３】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットによれば、第１遮断弁の出力ポートを流路ブロックの第１ポートに連通させ、第２遮断弁の入力ポートを流路ブロックの第２ポートに連通させ、圧力検出器を流路ブロックの第３ポートに連通させるように、第１遮断弁と第２遮断弁と圧力検出器を流路ブロックに取り付けて集積するので、第１遮断弁と第２遮断弁との間の体積を小さくして、ガス流量検定ユニットを小型化できる。また、第１遮断弁と第２遮断弁との間の体積を小さくすることにより、第１遮断弁と第２遮断弁との間の圧力を目標圧力に到達させるまでの時間を短縮することができ、ガス流量の検定時間を短くすることができる。
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットによれば、棒状の温度センサを流路ブロックの取付部に取り付け、流路ブロックの温度を計測することにより、第１遮断弁と第２遮断弁との間に供給されたガスの温度を検出するので、第１遮断弁と第２遮断弁との間の体積を小さくしたまま、温度センサをガス流量検定ユニットに取り付けることができる。
【００２４】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットによれば、流量制御機器が搭載されたガスユニットを内蔵するガスボックスに内設されるので、ガス流量検定ユニットの設置スペースを設けるためにガスボックスの外部配管構成などを変更する必要がなく、設置性がよい。
【００２５】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットは、制御手段が体積測定手段を有する。体積測定手段は、流量制御機器と第２遮断弁との間にガスを目標圧力だけ封入するときに、圧力検出器が既定の初期圧力を検出した後、目標圧力を検出するまでの単位時間あたりの上昇圧力値を算出するとともに、圧力検出時のガス温度を温度検出器により検出する。そして、圧力上昇値とガス温度を用いて流量制御機器から第２遮断弁までのタンク体積を測定した後、第１遮断弁から第２遮断弁までの体積をタンク体積から減算することにより流量制御機器から第１遮断弁までの体積を測定する。よって、本発明のガス流量検定ユニットによれば、ユニット取付先のシステム構成により流量制御装置の出口から第１遮断弁までの体積がバラツキを生じる場合でも、そのバラツキの影響を排除してガス流量検定の精度を良好に保つことができる。
【００２６】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットは、真空ポンプに第２遮断弁が接続され、流量制御機器の出口と第１遮断弁との間の圧力を検出する圧力センサに制御手段が接続されている。制御手段は体積測定手段を有する。体積測定手段は、第１遮断弁と第２遮断弁との間を真空ポンプで真空引した後、流量制御機器と第１遮断弁との間に封入されたガスが第１遮断弁と第２遮断弁との間に放出されたときに、第１遮断弁と第２遮断弁との間の圧力変化と温度変化を用いて流体制御機器から第２遮断弁までのタンク体積を測定し、第１遮断弁から第２遮断弁までの体積をタンク体積から減算することにより、流量制御機器から第１遮断弁までの体積を測定する。よって、本発明のガス流量検定ユニットによれば、ユニット取付先のシステム構成により流量制御装置から第１遮断弁までの体積がバラツキを生じる場合でも、そのバラツキの影響を排除してガス流量検定の精度を良好に保つことができる。
【００２７】
上記構成を有する本発明のガス流量検定ユニットは、圧力検出器が検出する圧力値の傾き、或いは、圧力値の傾きに対する相関係数を算出し、算出した傾き又は相関係数が測定可能範囲内になったときにガスの流量を検定するので、圧力検出器が測定開始圧力に安定するまでにかかる無駄な時間を省いて流量検定を行うことが可能になり、流量検定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態係るガス流量検定ユニットを内蔵するガスボックスの概略構成図である。
【図２】図１に示すガスユニットの側面図である。
【図３】図１に示すガス流量検定ユニットの側面図である。
【図４】図１に示すガス流量検定ユニットの上面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図１に示すコントローラの電気ブロック図である。
【図７】第１実施形態のガス流量検定ユニットが実行する流量検定方法を示すフローチャートである。
【図８】評価装置のブロック図である。
【図９】圧力と時間との関係を示す図であって、縦軸に圧力を示し、横軸に時間を示す。
【図１０】ガス流量検定システムが求めた流量と、高精度流量計が計測した流量との誤差を、評価装置毎に示した図である。黒丸は、流量が１００ｓｃｃｍの場合を示し、黒四角は、流量が５００ｓｃｃｍの場合を示す。尚、各流量において、圧力条件は同じ（５〜１３ｋＰａ）であるとする。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るガス流量検定ユニットを備えるガス供給集積ユニットの一例を示すブロック図である。
【図１２】図１１に示すコントローラの電気ブロック図である。
【図１３】第３実施形態に係るガス流量検定ユニットが実行する流量検定方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るガス流量検定ユニットにおいて、圧力センサが検出した圧力値を所定時間間隔でサンプリングしたデータを示す図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係るガス流量検定ユニットにおいて、圧力センサが検出した圧力値を所定圧力間隔でサンプリングしたデータを示す図である。
【図１６】図１４又は図１５に示すデータの傾きと測定可能範囲との関係を示す図である。
【図１７】図１４又は図１５に示すデータの相関係数と測定可能範囲との関係を示す図である。
【図１８】第１，第３実施形態に係るガス流量検定ユニットの流量検定精度について調べた実験の実験結果を示す図である。
【図１９】従来の流量制御機器絶対流量検定システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明に係るガス流量検定ユニットの一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、ガス流量検定ユニット１１を内蔵するガスボックス１の概略構成図である。図２は、図１に示すガスユニット２の側面図である。
図１に示すように、ガス流量検定ユニット１１は、例えば、ガスボックス１に内設される。ガスボックス１は、箱状をなし、複数（図１では１２個）のガスユニット２…を集積したガス供給集積ユニットが内蔵されている。図１及び図２に示すように、ガスユニット２は、レギュレータ３、圧力計４、入力用遮断弁５、「流量制御機器」の一例であるマスフローコントローラ１０、出力用遮断弁６などの流体制御機器を流路ブロック７の上面にそれぞれ固定し、直列一体に連結したものである。
【００３１】
図１に示すように、ガスユニット２とガスボックス１との間には、プロセスガスを各ガスユニット２から供給するための配管８を設置するための設置スペースが設けられている。この設置スペースは、配管８の周りがデッドスペースになっている。ガスボックス１は、そのデッドスペースにガス流量検定ユニット１１がボルトなどで固定されている。ガス流量検定ユニット１１は、各ガスユニット２のマスフローコントローラ１０に連通し、マスフローコントローラ１０の流量検定を行う。ガス流量検定ユニット１１は、複数の構成部品をユニット化し、ガスボックス１に一体的に着脱できるようにしている。
【００３２】
＜ガス流量検定ユニットの構造＞
図３は、図１に示すガス流量検定ユニット１１の側面図である。図４は、図１に示すガス流量検定ユニット１１の上面図である。
図３及び図４に示すように、ガス流量検定ユニット１１は、第１遮断弁１２、第２遮断弁１３、「圧力検出器」である圧力センサ１４、「温度検出器」である温度センサ１５、「制御手段」であるコントローラ１６などで構成されている。ガス流量検定ユニット１１は、圧力センサ１４を覆うようにセンサカバー１７がネジ止めされ、ユニット取付時などにユーザが圧力センサ１４にさわって設定を変更しないようにしている。
【００３３】
図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。尚、図５は、要部のみを断面で示す。また、図５には、コントローラ１６が現れるはずであるが、図５は流路構成を説明するために使用するため、コントローラ１６を記載していない。
第１遮断弁１２と、圧力センサ１４と、第２遮断弁１３は、「連通部材」である流路ブロック１８の上面に、ボルト４０で固定されている。また、温度センサ１５は、流路ブロック１８内に配設されている。
【００３４】
第１遮断弁１２と第２遮断弁１３は、同一構造を備える電磁弁である。第１遮断弁１２と第２遮断弁１３は、金属製のボディ１９，２５に駆動部２４，３０を連結して外観が構成されている。ボディ１９，２５には、「入力ポート」である第１ポート２０，２６と、「出力ポート」である第２ポート２１，２７が開設され、第１ポート２０，２６と第２ポート２１，２７をそれぞれ連通させるように弁座２２，２８が設けられている。ボディ１９，２５と駆動部２４，３０との間には、ダイヤフラム２３，２９が変位可能に保持されている。このような第１遮断弁１２と第２遮断弁１３は、ガスの流れへの影響を少なくするために、Ｃｖ値が０．０９以上であることが望ましい。第１実施形態では、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３は、Ｃｖ値が０．１０に設定されたものを使用している。
【００３５】
圧力センサ１４は、キャパシタンス・マノメータである。圧力センサ１４は、厚さ０．１ｍｍ程度に薄く形成した金属製のダイヤフラム３１を、検出ポート３９に入力したガス圧に応じて変位するように保持している。ダイヤフラム３１の背圧面側には、金属基板３２が固定されている。金属基板３２には、導電性電極が配線されている。金属基板３２は、ダイヤフラム３２と所定の間隔を空けて配設されている。このような圧力センサ１４は、ダイヤフラム３１が受圧面にガス圧を受けて変位すると、金属基板３２とダイヤフラム３１との間隔が変化して静電容量が変化するので、静電容量の変化をガス圧の変化として検出する。
温度センサ１５は、棒状の熱電対である。
【００３６】
流路ブロック１８は、ステンレスなどの金属を直方体形状に成形したものである。流路ブロック１８の図中上面には、第１ポート３３と、第２ポート３４と、第３ポート３５が開設されている。流路ブロック１８は、図中右側面から主通路３６が穿設されている。流路ブロック１８は、第１ポート３３と第２ポート３４と第３ポート３５を主通路３６に連通させて「内部流路」が構成されている。主通路３６には、止め栓３７が溶接され、流路の気密性を確保している。ここで、流路ブロック１８の内部流路は、第１遮断弁１２の第２ポート２１に連通する流路及び第２遮断弁１３の第１ポート２６に連通する流路と断面積がほぼ同じにされている。これは、ガス流量検定ユニット１１に供給されたガスの圧力を流路ブロック１８内で均一にしやすくするためである。第１実施形態では、内部流路（主通路３６等）の流路断面は、直径が４ｍｍに設定されている。また、流路ブロック１８には、主通路３６の外側に「取付部」の一例である挿通孔３８が側面から連通路３６に直交する方向に穿設されている。
【００３７】
第１遮断弁１２は、図示しないガスケットを介してボディ１９の第２ポート２１を流路ブロック１８の第１ポート３３に接続させ、図中上方からボルト４０を締め付けることにより図示しないガスケットを押し潰した状態で流路ブロック１８の図中上面に固定される。
第２遮断弁１３は、図示しないガスケットを介してボディ２５の第１ポート２６を流路ブロック１８の第２ポート３４に接続させ、図中上方からボルト４０を締め付けることにより図示しないガスケットを押し潰した状態で流路ブロック１８の図中上面に固定される。
圧力センサ１４は、図示しないガスケットを介して検出ポート３９を流路ブロック１８の第３ポート３５に接続させ、図中上方からボルト４０を締め付けることにより図示しないガスケットを押し潰した状態で流路ブロック１８の上面に固定される。
温度センサ１５は、挿通孔３８に挿通して流路ブロック１８に取り付けられる。
【００３８】
従って、ガス流量検定ユニット１１は、図５に示すように、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３と圧力センサ１４と温度センサ１５が、１つの流路ブロック１８に集積して取り付けられる。このようなガス流量検定ユニット１１には、図３及び図４に示すように、流路ブロック１８の側面にコントローラ１６がネジなどで固定されている。
【００３９】
＜コントローラの電気的構成＞
図６は、コントローラ１６の電気ブロック図である。
コントローラ１６は、コンピュータ機能を備え、ＣＰＵ４１、入出力インターフェース４２、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４、ハードディスクドライブ（以下「ＨＤＤ」という。）４５で構成される。
【００４０】
入出力インターフェース４２には、第１遮断弁１２、第２遮断弁１３、圧力センサ１４、温度センサ１５が接続し、信号の授受を行うようになっている。
【００４１】
ＨＤＤ４５には、体積記憶手段４６が設けられている。体積記憶手段４６には、既知体積Ｖｋと、システム側流路体積Ｖｅと、タンク体積Ｖとが記憶されている。「既知体積Ｖｋ」とは、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の体積、より具体的には、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３とを弁閉したときに第１遮断弁１２の弁座２２と第２遮断弁２８の弁座２８との間に形成される密閉空間の体積をいう。「システム側流路体積Ｖｅ」とは、マスフローコントローラ１０の出口から第１遮断弁１２までの体積、より具体的には、第１遮断弁１２を弁閉したときのマスフローコントローラ１０の出口から第１遮断弁１２の弁座２２までの体積をいう。「タンク体積Ｖ」とは、第１遮断弁１２を弁開にし、第２遮断弁１３を弁閉にしたときのマスフローコントローラ１０の出口から第２遮断弁１３の弁座２８までの体積をいう。既知体積Ｖｋは、ガス流量検定ユニット１１の製造時に測定可能であるので、ガス流量検定ユニット１１の製造後、ガス流量検定ユニット１１を外部システムに取り付ける前に予め体積記憶手段４６に記憶されている。これに対して、システム流路側体積Ｖｅとタンク体積Ｖは、ガス流量検定ユニット１１を外部システムに取り付ける前に測定することが不可能であるので、ガス流量検定ユニット１１を製造して外部システムに取り付けた後に事後的に測定されて体積記憶手段４６に記憶される。
【００４２】
ＲＯＭ４３には、流量検定プログラム４８と、「体積測定手段」である体積測定プログラム４７とが格納されている。流量検定プログラム４８は、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３の弁開閉動作を適宜制御し、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力と温度を圧力センサ１４と温度センサ１５で検出し、その検出結果に基づいてマスフローコントローラ１０の流量検定を行うものである。体積測定プログラム４７は、システム側流路体積Ｖｅとタンク体積Ｖを測定するものである。
【００４３】
＜既知体積とシステム側流路体積との関係＞
ところで、図３、図４、図５に示すように、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１は、従来技術のようにチャンバを備えていない。ガス流量検定ユニット１１は、既知体積Ｖｋがシステム側流路体積Ｖｅ以下に設定されている。既知体積Ｖｋをシステム側流路体積Ｖｅ以下にするのは、ガス流量検定ユニット１１の流路を短くすることにより、マスフローコントローラ１０が出力したガスの圧力がガス流量検定ユニット１１内でばらつくこと（偏在すること）を防止するためである。従って、ガス流量検定ユニット１１は、第１遮断弁１２、圧力センサ１４、温度センサ１５、第２遮断弁１３を配設する上で可能な限り既知体積Ｖｋを小さくすることが望ましい。第１実施形態では、図１に示すガスボックス１において、各ガスユニット２のマスフローコントローラ１０の出口からガス流量検定ユニット１１を構成する第１遮断弁１２の弁座２２までのシステム側流路体積Ｖｅが１００ｃｃに設定されているのに対して、ガス流量検定ユニット１１を構成する第１遮断弁１２の弁座２２（図５参照。）から第２遮断弁１３の弁座２８（図５参照。）までの既知体積Ｖｋが１０ｃｃに設定されている。
【００４４】
＜検定方法＞
次に、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１による検定方法の概略について説明する。概略としたのは、後述する評価試験の説明において検定方法を具体的に記載しているからである。図７は、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１が実行する流量検定方法を示すフローチャートである。
【００４５】
ガス流量検定ユニット１１は、１ラインずつ流量検定を行う。すなわち、流量検定は、ステップ１０１（以下「Ｓ１０１」という。）において、システムを初期化して先の流量検定で取得したデータを消去する。そして、Ｓ１０２において、ガス供給集積ユニット内をパージし、流路内の余分なガスを除去する。
【００４６】
そして、Ｓ１０３において、タンク体積測定済みか否かを判断する。タンク測定済みでないと判断した場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０４においてタンク体積Ｖを測定した後、Ｓ１０５へ進む。一方、タンク測定済みであると判断した場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、そのままＳ１０５へ進む。
【００４７】
そして、Ｓ１０５において、圧力センサ１４が検出した圧力値が、既定の測定開始圧力Ｐ１以上であるか否かを判断する。検出した圧力値が既定の測定開始圧力Ｐ１未満である場合には（Ｓ１０５：ＮＯ）、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を測定するまで待機する。一方、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を測定したら（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６において、圧力センサ１４が検出した圧力値が目標圧力Ｐ２か否かを判断する。圧力センサ１４が目標圧力Ｐ２を検出するまでは待機する（Ｓ１０６：ＮＯ）。すなわち、ガス流量検定システム１１は、圧力センサ１４が目標圧力Ｐ２を検出するまで待つ。圧力センサ１４が目標圧力Ｐ２を検出したら（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、Ｓ１０７において流量Ｑを算出する。
【００４８】
従って、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理により流量Ｑを測定する。尚、タンク体積Ｖと流量Ｑの測定方法については、評価実験において詳しく説明する。
【００４９】
そして、Ｓ１０８において、検定回数ｅｋに１を加算し、Ｓ１０９において、検定回数ｅｋが既定測定回数ｅであるか否かを判断する。検定回数ｅｋが既定検定回数ｅでない場合には（Ｓ１０９：ＮＯ）、Ｓ１０２へ戻り、パージと流量Ｑの測定を繰り返す。その後、検定回数ｅｋが既定検定回数ｅになるまでタンク体積Ｖと流量Ｑを測定したら（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、Ｓ１１０において、流量Ｑの測定値を平均化し、平均値をマスフローコントローラ１０の設定流量と比較することにより検定を行う。検定時には、必要に応じて流量Ｑの補正値を設定する。以上で、１個のガスユニット２について流量検定が終了する。
【００５０】
そして、Ｓ１１１において、検定済みガスユニット数ｕｋに１を加算し、Ｓ１１２において、検定済みガスユニット数ｕｋがガス供給集積ユニットに搭載したガスユニット２の総数ｕであるか否かを判断する。検定済みガスユニット数ｕｋが総ユニット数ｕでない場合には（Ｓ１１２：ＮＯ）、未検定のガスユニット２があるので、Ｓ１０２へ戻り、次のガスユニット２に搭載したマスフローコントローラ１０の流量検定を行う。一方、検定済みガスユニット数ｕｋが総ユニット数ｕである場合には（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、ガス供給集積ユニットの全てのガスユニット２について流量検定が終了したことを意味するので、そのまま流量検定処理を終了する。
【００５１】
＜評価実験＞
ここで、発明者らは、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１の評価実験を行った。図８は、評価装置５０のブロック図である。
評価装置５０は、４個のガスユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄをガス流量検定ユニット１１に並列に接続して構成されている。以下の説明では、ガスユニットを区別する必要がないときには、「ガスユニット２」と称する。また、ガスユニット２を構成する流体制御機器についても、特に区別する必要がない場合には、符号の添字「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」を省略して説明する。
【００５２】
ガスユニット２は、上流側からフィルタ５１、手動弁５２、レギュレータ５３、圧力温度計５４、マスフローコントローラ１０、出力用遮断弁５５を直列一体に連結したものである。但し、ガスユニット２Ａは、圧力温度計５４Ａとマスフローコントローラ１０Ａとの間に高精度流量計５６が配設され、マスフローコントローラ１０Ａの制御流量を精密に計測している。ガスユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、ガス供給弁５７に並列に接続され、ガス供給弁５７を介して真空ポンプ５８に接続されている。ガスユニット２をガス供給弁５７に連通させるシステム側流路上には、圧力計５９が配設され、システム側流路内の圧力を検出するようになっている。ガス流量検定ユニット１１は、システム側流路から分岐してガス供給弁５７と真空ポンプ５８との間に接続する分岐流路上に設けられている。
【００５３】
評価実験は、評価装置５０の構成を適宜変更して行った。すなわち、評価実験では、（ｉ）図８に示すように、ガス流量検定ユニット１１をそのまま使用して構成した評価装置５０Ａと、（ｉｉ）図８の点線に示すように、流路ブロック１８の主通路３６に連通するように５００ｃｃのチャンバ６０をガス流量検定ユニット１１に取り付けて構成した評価装置５０Ｂと、（ｉｉｉ）図８に示すガス流量検定ユニット１１を図１９に示す従来のガス流量検定ユニットＵに置き換えて構成した評価装置５０Ｃとを使用した。
【００５４】
＜評価実験方法＞
評価実験は、上記（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）で使用する評価装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃについてそれぞれ行った。評価実験は、先ず、タンク体積Ｖ（Ｖｅ＋Ｖｋ）とシステム側流路体積Ｖｅを測定した後、誤差測定を５回繰り返し、誤差の平均値を算出した。誤差測定は、ガス流量検定ユニットが算出した流量と高精度流量計５６が計測した流量との間に生じる誤差を算出することにより行った。誤差測定は、マスフローコントローラ１０の制御流量を大流量（５００ｓｃｃｍ）にした場合と、小流量（１００ｓｃｃｍ）にした場合とに分けて行った。そして、図１０に示すように、誤差測定結果を（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の場合に分けて、比較した。評価実験の方法を以下に具体的に説明する。
【００５５】
＜体積の測定＞
ガス流量検定ユニット１１を外部システムに接続する場合、マスフローコントローラ１０の出口からガス流量検定ユニット１１を構成する第１遮断弁１２の弁座２２までのシステム流路側体積Ｖｅが、外部システムの流路構成によって異なる。すなわち、タンク体積Ｖが、外部システムによって変化する。そこで、ガス流量検定ユニット１１は、ガス流量の検定に先立ち、タンク体積Ｖとシステム流路側体積Ｖｅを測定する。タンク体積Ｖ及びシステム側流路体積Ｖｅの測定は、コントローラ１６が体積測定プログラム４７を実行することにより行われる。
【００５６】
タンク体積Ｖの測定は、先ず、ガスユニット２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの出力用遮断弁５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄと、ガス供給弁５７とを弁閉状態にする一方、ガスユニット２Ａの手動弁５２Ａ、出力用遮断弁５５Ａと、ガス流量検定ユニット１１の第１遮断弁１２と、第２遮断弁１３とを弁開状態にして、真空ポンプ５８で真空引きしながらマスフローコントローラ１０ＡにＮ2ガスを５０ｓｃｃｍずつ流す。流量が安定したら、ガス流量検定ユニット１１の第２遮断弁１３を弁閉する。すると、システム側流路とガス流量検定ユニット１１の流路の圧力が上昇し、圧力センサ１４が検出する圧力値が上昇する。このとき、第２遮断弁１３を弁閉した後、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１（第１実施形態では５ｋＰａ）を計測してから、圧力センサ１４が目標圧力Ｐ２（第１実施形態では１３ｋＰａ）を計測するまでの時間を計測するとともに、温度を温度センサ１５で計測する。
【００５７】
図９に示すように、既定の測定開始圧力Ｐ１から目標圧力Ｐ２まで上昇する圧力上昇量ΔＰは、目標圧力Ｐ２から既定の測定開始圧力Ｐ１を減算することによりわかる。圧力センサ１４は、一定間隔（例えば０．１秒間隔）で圧力を検出するため、圧力センサ１４が測定開始圧力Ｐ１を検出してから目標圧力Ｐ２を検出するまでの圧力検出回数をカウントすることにより、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力がＰ１からＰ２まで上昇する計測時間Δｔがわかる。よって、圧力上昇量ΔＰを計測時間Δｔで割り算することにより、単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔがわかる。また、ガスの気体定数Ｒは、使用するガス（第１実施形態ではＮ2ガス）の気体定数をそのまま使用する。気体温度Ｔは、温度センサ１５が検出する温度でわかる。さらに、流量Ｑは、マスフローコントローラ１０の設定流量（高精度流量計５６が計測する流量（第１実施形態では５０ｓｃｃｍ））を入力すればわかる。そこで、流量算出の基本となる数式１を変形した数式２に、判明している数値を各々あてはめることにより、タンク体積Ｖが算出される。
【００５８】
【数１】
2011064707.tif 000003
但し、ΔＰは圧力（Ｐａ）を示し、Δｔは測定時間（ｓ）を示し、Ｖはタンク体積（ｍ3）を示し、Ｒは気体定数（Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ）を示し、Ｔは気体温度（Ｋ）を示す。
【００５９】
【数２】
2011064707.tif 000004
【００６０】
上記のようにしてタンク体積Ｖを１０回繰り返して測定し、タンク体積Ｖの平均値を算出する。この平均値をタンク体積Ｖとしてコントローラ１６の体積記憶手段４６に記憶する。
【００６１】
ここで、タンク体積Ｖは、既知体積Ｖｋとシステム側流路体積Ｖｅを加算した体積に相当する。既知体積Ｖｋは予め体積記憶手段４６に記憶されてわかっている。そこで、タンク体積Ｖから既知体積Ｖｋを減算してシステム側流路体積Ｖｅを測定する。測定したシステム側流路体積Ｖｅは、体積記憶手段４６に記憶する。
【００６２】
＜誤差測定＞
誤差測定は、コントローラ１６に流量検定プログラム４８を実行させて流量検定を行わせ、ガス流量検定ユニットが算出した流量を高精度流量計５６が計測した流量と比較して誤差を算出することにより行う。
【００６３】
ガスユニット２Ａの流量検定を行う場合には、ガスユニット２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの出力用遮断弁５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄと、ガス供給弁５７を弁閉状態にする一方、ガスユニット２Ａの手動弁５２Ａ、出力側遮断弁５５Ａ、ガス流量検定ユニット１１の第１遮断弁１２、第２遮断弁１３を弁開状態にする。この状態でマスフローコントローラ２０ＡにＮ2ガスを供給する。マスフローコントローラ１０Ａの制御流量を安定させるために、ガスユニット２ＡにＮ2ガスを３０秒間流したら、ガス流量検定ユニット１１の第２遮断弁１３を弁閉する。
【００６４】
すると、ガス流量検定ユニット１１内の圧力が上昇していく。そこで、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１（５ｋＰａ）を検出してから目標圧力Ｐ２（１３ｋＰａ）を検出するまでの時間を計測する。時間を計測するのは、流量によって圧力上昇時間が異なるからである。具体的には、例えば、圧力が５ｋＰａから１３ｋＰａまで上昇する時間は、流量が１００ｓｃｃｍであるときには７．５秒かかり、流量が５００ｓｃｃｍであるときには１．５秒かかる。圧力センサ１４が１３ｋＰａを検出したら、第２遮断弁１３を弁開状態にし、次の流量検定へ移行する。
【００６５】
ガス流量検定ユニット１１は、次のようにして流量を算出する。第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力上昇量ΔＰは、目標圧力Ｐ２から既定の測定開始圧力Ｐ１を減算することによりわかる。圧力センサ１４は、一定間隔（例えば０．１秒間隔）で圧力を検出するため、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出してから目標圧力Ｐ２を検出するまでの圧力検出回数をカウントすることにより、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力がＰ１からＰ２まで上昇する計測時間Δｔがわかる。そして、圧力上昇量ΔＰを計測時間Δｔで割り算することにより、単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔがわかる。気体定数Ｒは、使用するガス（第１実施形態ではＮ2ガス）の気体定数をそのまま使用すればわかる。温度Ｔは、温度センサ１５が検出する温度でわかる。更に、タンク体積Ｖは、上記体積測定により体積記憶手段４６に記憶されてわかっている。そこで、判明している数値（単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔ、気体定数Ｒ、温度Ｔ、タンク体積Ｖ）を数式１にあてはめ、流量Ｑを算出する。
【００６６】
ガス流量検定ユニット１１は、算出した流量Ｑをマスフローコントローラ１０の設定流量と比較し、一致している場合には、マスフローコントローラ１０が適正に流量制御していると判断し、一致しなければ、マスフローコントローラ１０が適正に流量制御していないと判断し、必要に応じてマスフローコントローラ１０に較正を行う。
【００６７】
ガス流量検定ユニット１１が算出した流量Ｑは、高精度流量計５６が計測した流量と比較され、誤差を判断される。なぜなら、高精度流量計５６は、検出精度が非常に高く、高精度流量計５６が計測する流量は、マスフローコントローラ１０Ａが制御する流量の真値に極めて近いため、ガス流量検定ユニット１１が算出した流量Ｑと高精度流量計５６が計測する流量とを比較して誤差を求めれば、ガス流量検定ユニット１１の流量検定精度を判断できるからである。
【００６８】
＜評価結果＞
上記のように誤差を測定して評価した結果について図１０を参照しながら説明する。
発明者らが評価装置５０Ｃを用いて従来のガス流量検定ユニットＵを評価したところ、図１０（ｉｉｉ）に示すように、マスフローコントローラ１０Ａの流量が１００ｓｃｃｍである場合には、従来のガス流量検定ユニットＵが算出した流量Ｑ１３は、高精度流量計５６が計測するマスフローコントローラ１０Ａの真値との誤差が、０．０１２％と小さかった（図中黒丸参照。）。このように従来のガス流量検定ユニットＵの流量検定精度が良いのは図１９に示すようにチャンバ１５３を備えるからであると発明者らは考えた。
【００６９】
すなわち、一般的に、弁要素１５１，１５２を近づけると、弁要素１５１，１５２間の体積が小さくなり、圧力が短時間で上昇する。単位時間あたりの上昇圧力値（図９に示すグラフの傾き）が大きくなりすぎると、トランスデューサ・アセンブリ１５４がＰＶ／ＲＴを直接表す信号を出力する前に弁要素１５２が弁開され、流量検定ができなくなる。よって、流量検定を確実に行うためには、チャンバ１５３を弁要素１５１と弁要素１５２との間に設けて既知体積Ｖｋを大きくする必要があると、発明者らは考えた。
また、流量検定を精度よく行うためには、単位時間あたりの上昇圧力値（図９に示すグラフの傾き）を小さくすることが望ましい。しかし、あまりにも上昇圧力値を小さくし過ぎると、流量検定時間が長くなる不具合がある。よって、圧力計測時間を確保するためには、半導体製造プロセスで許される流量検定時間を考慮してチャンバ１５３の体積を決める必要があると、発明者らは考えた。
【００７０】
一方、発明者らは、第１遮断弁１２・第２遮断弁１３・圧力センサ１４・温度センサ１５を流路ブロック１８に集積化してガス流量検定ユニット１１を構成することにより、弁要素１５１，１５２などを配管で接続した従来のガス流量検定ユニットＵよりサイズをコンパクトにすることを考えた。発明者らは、流量検定精度を上げるために、ガス流量検定ユニット１１にチャンバ６０を取り付けて評価装置５０Ｂを構成した。このとき、発明者らは、流量検定精度を顕著に上げるために、従来のガス流量検定ユニットＵが使用するチャンバ１５３より体積が大きい５００ｃｃのチャンバ６０をガス流量検定ユニット１１に取り付けた。
【００７１】
発明者らが評価装置Ｂを用いて評価実験を行ったところ、図１０（ｉｉ）に示すように、マスフローコントローラ１０Ａの流量が１００ｓｃｃｍである場合には、チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットが算出した流量Ｑ１２は、真値との誤差が０．０９９％であった（図中黒丸参照。）。上記したチャンバの存在意義に鑑みれば、チャンバ６０の体積がチャンバ１５３より大きくなった分だけ、流量検定精度が向上するはずである。それにもかかわらず、チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットの評価結果が、従来のガス流量検定ユニットＵの評価結果より悪化してしまった。
【００７２】
さらに、発明者らが評価装置５０Ａを用いて評価実験を行ったところ、図１０（ｉ）に示すように、マスフローコントローラ１０Ａの流量が１００ｓｃｃｍである場合には、ガス流量検定ユニット１１が算出した流量Ｑ１１は、真値との誤差が０．０１４％であった（図中黒丸参照。）。上記したチャンバの存在意義に鑑みれば、ガス流量検定ユニット１１の評価結果は、従来のガス流量検定ユニットＵの評価結果より悪いのはもとより、チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットの評価結果より悪くなるはずである。それにもかかわらず、ガス流量検定ユニット１１の評価結果は、チャンバ６０を備えるものの評価結果より良好であり、また、従来のガス流量検定ユニットＵの評価結果より０．００２％しか悪化しなかった。
【００７３】
以上の評価結果より、発明者らは、流量検定精度の良否がチャンバの有無によるものでないことに気が付いた。
【００７４】
発明者らは、流量検定可能範囲における流量検定精度を検証すべく、評価装置５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを用いて流量を５００ｓｃｃｍに増加した場合の流量検定精度を評価した。
【００７５】
評価装置５０ＡにＮ2ガスを５００ｓｃｃｍ流した場合には、図１０（ｉ）に示すように、ガス流量検定ユニット１１が算出した流量Ｑ２１は、真値との誤差が０．５１５％であった（図中黒塗り三角参照。）。そして、１００ｓｃｃｍの小流量を流した場合の誤差（０．０１４％）と、５００ｓｃｃｍの大流量を流した場合の誤差（０．５１５％）を比較すると、０．５０１％の差が生じた。
評価装置５０ＢにＮ2ガスを５００ｓｃｃｍ流した場合には、図１０（ｉｉ）に示すように、チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットが算出した流量Ｑ２２は、真値との誤差が０．９８２％であった（図中黒塗り三角参照。）。そして、１００ｓｃｃｍの小流量を流した場合の誤差（０．０９９％）と、５００ｓｃｃｍの大流量を流した場合の誤差（０．９８２％）を比較すると、０．８８３％の差が生じた。
評価装置５０ＣにＮ2ガスを５００ｓｃｃｍ流した場合には、図１０（ｉｉｉ）に示すように、従来のガス流量検定ユニットＵが算出した流量Ｑ２３は、真値との誤差が１．１５０％であった（図中黒塗り三角参照。）。そして、１００ｓｃｃｍの小流量を流した場合の誤差（０．０１２％）と、５００ｓｃｃｍの大流量を流した場合の誤差（１．１５０％）を比較すると、１．１３８％の差が生じた。
【００７６】
上記評価結果を検討すると、流量検定可能範囲における流量検定精度が最も安定しているのはガス流量検定ユニット１１であり、最も不安定なのは従来のガス流量検定ユニットＵであることが判明した。流量検定可能範囲における流量検定精度のバラツキがチャンバに起因するのであれば、５００ｃｃチャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットが生じる流量検定精度のバラツキが、従来のガス流量検定ユニットＵが生じる流量検定精度のバラツキより大きくなるはずである。しかし、評価結果は、従来のガス流量検定ユニットＵの方が５００ｃｃチャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットより流量検定精度のバラツキが大きくなった。この評価結果より、発明者らは、ガス流量検定ユニット１１のユニット構成が、従来のガス流量検定ユニットＵのユニット構成よりコンパクト化の点で優れているのみならず、流量検定精度のバラツキを小さくする点においても優れていることを確認した。
【００７７】
ガス流量検定ユニット１１の流量検定精度が従来のガス流量検定ユニットＵより良好になった理由を検討する。
【００７８】
第１の理由としては、既知体積Ｖｋがシステム側流路体積Ｖｅ以下であることが挙げられる。システム側流路体積Ｖｅが１００ｃｃであるのに対して、ガス流量検定ユニット１１の既知体積Ｖｋは１０ｃｃであり、チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットの既知体積Ｖｋは５００ｃｃ超であり、従来のガス流量検定ユニットＵの既知体積Ｖｋは２５０ｃｃ超である。つまり、ガス流量検定ユニット１１の既知体積Ｖｋのみがシステム側流路体積Ｖｅより小さい。チャンバを設けて既知体積Ｖｋを大きくした場合、小流量であれば、ガスがチャンバ内にゆっくり流れ込み、ガス流量検定ユニット内の圧力バランスが均一になりやすい。しかし、大流量になると、ガスがチャンバ内に入り込んで圧力を上昇させる前に第１遮断弁１２（弁要素１５１）と第２遮断弁１３（弁要素１５２））との間の圧力が急激に上昇し、ガス流量検定ユニット内の圧力バランスが不均一になる。そのため、チャンバの圧力・温度を検出して流量検定を行うと、流量が増加するほど第１遮断弁１２（弁要素１５１）と第２遮断弁１３（弁要素１５２）との間の圧力と温度を正確に検出することができなくなり、ガス流量検定ユニットが検定する流量と真値との間に誤差が生じやすくなると考えられる。よって、既知体積Ｖｋをシステム側流路体積Ｖｅ以下にすれば、流量検定精度が向上すると考えられる。
【００７９】
第２の理由としては、流路構成が簡単であることが挙げられる。チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットと従来のガス流量検定ユニットＵとは、チャンバを備える点で共通するものの、流路が流路ブロック１８で構成されているか、配管で構成されているかが相違する。チャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットは、小流量制御時には従来のガス流量検定ユニットＵより流量検定精度が劣るものの、大流量制御時には従来のガス流量検定ユニットＵより流量検定精度が優っている。この結果より、ガス流量検定ユニットの流路を流路ブロック１８で構成すれば、配管で流路を構成する場合より流路構成が簡単になり、大流量制御時のガス流量検定精度を向上させることができると考えられる。
【００８０】
第３の理由としては、流路断面積変化が小さいことが挙げられる。ガス流量検定ユニット１１とチャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットとは、チャンバ６０の有無が相違する。小流量時の誤差を比較すると、ガス流量検定ユニット１１はチャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットより誤差が０．０８５％だけ小さく、大流量時の誤差を比較すると、ガス流量検定ユニット１１はチャンバ６０を備えるガス流量検定ユニットより誤差が０．４６７％だけ小さい。つまり、ガス流量検定ユニット１１は、チャンバ６０を備えないだけで、小流量制御時と大流量制御時に生じる誤差が小さくなり、更には大流量になるほど誤差が抑えられるようになる。この結果より、チャンバ６０を設けない場合には、流路ブロック１８の内部流路とチャンバ６０との間の流路断面積変化がなくなるため、ガスの流れが安定して流量検定精度が向上するとともに、小流量から大流量に流量を変更しても流量検定精度の誤差を抑えられるようになると考えられる。
【００８１】
＜第１実施形態のガス流量検定ユニットの作用効果＞
従って、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、既知体積Ｖｋがシステム側流路体積Ｖｅ以下であるため、例えば、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に供給するガスの流量が１００ｓｃｃｍの小流量から５００ｓｃｃｍの大流量に変化しても、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力が均一になりやすい。そのため、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１は、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に供給されるガスの流量が増加しても、圧力センサ１４や温度センサ１５が圧力と温度を正確に検出することができ、圧力センサ１４の圧力検出結果と温度センサ１５の温度検出結果を用いてガス流量を精度良く算出して検定することが可能である。よって、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、マスフローコントローラ１０が制御する制御流量の変化に対する計測流量誤差が小さくなり（図１０の（ｉ）参照。）、流量検定に対する信頼性を向上させることができる。
【００８２】
また、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３と圧力センサ１４を流路ブロック１８の上面に上方からボルト４０で取り付けて集積しているので（図５参照。）、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の既知体積Ｖｋを小さくして、ガス流量検定ユニット１１を小型化できる。特に、チャンバをなくして機器１２，１３，１４を流路ブロック１８上に集積したことにより、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１は、従来のガス流量検定ユニットＵに対してフットスペースを３分の２程度に小さくすることができた。また、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の既知体積Ｖｋを小さくすることにより、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力を目標圧力に到達させるまでの時間を短縮することができ、ガス流量の検定時間を短くすることができる。
第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、棒状の温度センサ１５を流路ブロック１８の挿通孔３８に挿通し、流路ブロック１８の温度を計測することにより、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に供給されたガスの温度変化を検出するので（図５参照。）、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の既知体積Ｖｋを小さくしたまま、温度センサ１５をガス流量検定ユニット１１に取り付けることができる。
【００８３】
第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、マスフローコントローラ１０が搭載されたガスユニット２とガスボックス１との間に形成されるデッドスペースを利用して、ガスボックス１にガス流量検定ユニット１１を内設したので、ガス流量検定ユニット１１の設置スペースを設けるためにガスボックス１の外部配管構成などを変更する必要がなく、設置性がよい。
【００８４】
また、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、コントローラ１６が体積測定プログラム４７を実行したときに、システム側流路体積Ｖｅが測定される。具体的には、マスフローコントローラ１０と第２遮断弁１３との間にガスを目標圧力Ｐ２だけ封入するときに、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出した後、目標圧力Ｐ２を検出するまでの単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔを算出するとともに、目標圧力Ｐ２に到達したときのガス温度Ｔを温度センサ１５により検出する。そして、圧力上昇値ΔＰ／Δｔとガス温度Ｔを、マスフローコントローラ１０の制御流量Ｑとガスの気体定数Ｒとともに数式１にあてはめ、マスフローコントローラ１０から第２遮断弁１３までのタンク体積Ｖを測定する。そして、その後、体積記憶手段４６から既知体積Ｖｋを読み出し、タンク体積Ｖから既知体積Ｖｋを減算することによりシステム側流路体積Ｖｅを測定する。よって、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１によれば、ユニット取付先のシステム構成によりシステム側流路体積Ｖｅがバラツキを生じる場合でも、そのバラツキの影響を排除してガス流量検定の精度を良好に保つことができる。
【００８５】
（第２実施形態）
続いて、本発明のガス流量検定ユニットについて第２実施形態を図面を参照して説明する。図１１は、ガス流量検定ユニット１１Ａを備えるガス供給集積ユニット６３の一例を示すブロック図である。
第２実施形態のガス流量検定ユニット１１Ａは、例えば、図１１に示すガス供給集積ユニット６３の流量検定を行うために用いられる。ガス供給集積ユニット６３の回路構成は、第１実施形態で説明した評価装置５０（図８参照。）と同様であるので、各流体制御機器には評価装置５０と同じ符号を用いる。第２実施形態のガス流量検定ユニット１１Ａは、コントローラ６１の構成が第１実施形態のコントローラ１６と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点は、第１実施形態で用いた符号を図面に付し、説明を適宜省略する。
【００８６】
＜コントローラの電気的構成＞
図１２は、第２実施形態に係るガス流量検定ユニット１１Ａに使用されるコントローラ６１の電気ブロック図である。
コントローラ６１は、ガス供給集積ユニット６３の圧力センサ５９と真空ポンプ５８と出力用遮断弁５５が入出力インターフェース４２に接続されている点が、第１実施形態のコントローラ１６（図６参照。）と相違する。圧力センサ５９は、ガスユニット２をガス供給弁５７に連通させるシステム側流路（図１１参照。）の圧力を検出して圧力検出信号をコントローラ６１に出力する。真空ポンプ５８は、コントローラ６１から指令を受けて、ガス供給集積ユニット６３内の真空引きを行う。出力用遮断弁５５は、コントローラ６１の指令を受けて弁開閉動作を行い、各ガスユニット２のプロセスガス出力を制御する。
【００８７】
また、コントローラ６１は、「体積測定手段」である体積測定プログラム６２をＲＯＭ４３に格納している。体積測定プログラム６２は、ボイル・シャルルの法則を利用してシステム側流路体積Ｖｅとタンク体積Ｖを算出する点で、数式２を用いてタンク体積Ｖを算出する第１実施形態の体積測定プログラム４７と相違する。
【００８８】
＜体積の測定＞
タンク体積Ｖ及びシステム側流路体積Ｖｅの測定は、コントローラ６１が体積測定プログラム６２を実行することにより行われる。尚、ここでは、評価装置５０（図８参照。）と同様の回路構成を有するガス供給集積ユニット６３（図１１参照。）を用いて体積を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００８９】
先ず、図１１に示す出力用遮断弁５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄと、ガス供給弁５７を弁閉状態にし、ガス流量検定ユニット１１Ａの第１遮断弁１２と第２遮断弁１３を弁開状態にする。そして、真空ポンプ５８を駆動して、出力用遮断弁５５Ａより下流側を真空引きする。圧力センサ１４が、所定圧（５ｋＰａ）を検出して真空引きが完了したことを確認したら、ガスユニット２Ａの手動弁５２Ａと出力用遮断弁５５Ａを弁閉状態から弁開状態に切り換え、ガスユニット２ＡにＮ2ガスを流す。ここで、第２遮断弁１３を弁閉すると、マスフローコントローラ１０Ａから第２遮断弁１３までの流路内圧力が上昇する。圧力センサ１４が所定圧（１３ｋＰａ）を検出した時点で、出力用遮断弁５５Ａを弁開状態から弁閉状態に切り換え、Ｎ2ガスの供給を停止する。ここで、第１遮断弁１２を弁閉し、第２遮断弁１３を弁開した後に真空ポンプ５８を駆動し、第１遮断弁１２の弁座２２と第２弁遮断弁１３の弁座２８との間に真空領域を作る。その後、第１遮断弁１２を弁閉状態から弁開状態に切り換え、Ｎ2ガスを真空領域に放出する。このとき、圧力センサ１４により圧力変動を検出するとともに、温度センサ１５により流路ブロック１８の温度、ひいてはガス温度を検出する。
【００９０】
そして、Ｎ2ガスを真空領域に放出する直前に圧力センサ１４が検出した圧力Ｐ１１と、Ｎ2ガスを真空領域に放出する直前に温度センサ１５が検出した温度Ｔ１１と、Ｎ2ガスを真空領域に放出した後に体積測定を終了させるための体積測定終了圧力Ｐ１２と、体積測定終了圧力Ｐ１２に到達したときに温度センサ１５が検出した温度Ｔ１２を、ボイル・シャルルの法則（Ｐ１１・Ｖ１１／Ｔ１１＝Ｐ１２・Ｖ１２／Ｔ１２）にあてはめる。すると、体積Ｖ１２が求められる。この体積Ｖ１２は、第１遮断弁１２を弁開した後の体積であるため、タンク体積Ｖに相当する。そこで、タンク体積Ｖから既知体積Ｖｋを減算し、システム側流路体積Ｖｅを測定する。このようにして測定したタンク体積Ｖとシステム側流路体積Ｖｅは、体積記憶手段４６に記憶される。
【００９１】
＜第２実施形態のガス流量検定ユニットの作用効果＞
上記の通り、第２実施形態のガス流量検定ユニット１１Ａは、真空ポンプ５８に第２遮断弁１３の第２ポート２７が接続され、マスフローコントローラ１０の出口と第１遮断弁１２の弁座２２との間の圧力を検出する圧力計５９と、ガスユニット２の出力用遮断弁５５にコントローラ１６が接続されている（図１１、図１２参照。）。コントローラ１６が体積測定プログラム６２を実行することにより、システム側流路体積Ｖｅが測定される。すなわち、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間を真空ポンプ５８で真空引きした後、マスフローコントローラ１０と第１遮断弁１２との間に封入されたガスを第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間に放出したときに、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３との間の圧力変化と温度変化を圧力センサ１４と温度センサ１５でそれぞれ検出し、その圧力検出結果と温度検出結果をボイル・シャルルの法則にあてはめることによりタンク体積Ｖを測定する。そして、体積記憶手段４６から既知体積Ｖｋを読み出し、タンク体積Ｖから既知体積Ｖｋを減算することにより、システム側流路体積Ｖｅを測定する。よって、第２実施形態のガス流量検定ユニット１１Ａによれば、ユニット取付先のシステム構成によりシステム側流路体積Ｖｅがバラツキを生じる場合でも、そのバラツキの影響を排除してガス流量検定の精度を良好に保つことができる。
【００９２】
（第３実施形態）
続いて、本発明のガス流量検定ユニットについて第３実施形態を図面を参照して説明する。
第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂは、上記第１実施形態のガス流量検定ユニット１１の流量検定処理を改良し、流量検定時間を短縮したものである。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点については図面に第１実施形態と同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９３】
図１３は、第３実施形態に係るガス流量検定ユニット１１Ｂが実行する流量検定方法を示すフローチャートである。図１４は、本発明の第３実施形態に係るガス流量検定ユニットにおいて、圧力センサが検出した圧力値を所定時間間隔でサンプリングしたデータを示す図である。図１５は、本発明の第３実施形態に係るガス流量検定ユニットにおいて、圧力センサが検出した圧力値を所定圧力間隔でサンプリングしたデータを示す図である。図１６は、図１４又は図１５に示すデータの傾きと測定可能範囲Ｘ１との関係を示す図である。図１７は、図１４又は図１５に示すデータの相関係数と測定可能範囲Ｘ２との関係を示す図である。
【００９４】
図１３に示すように、第３実施形態に係るガス流量検定ユニット１１Ｂは、圧力センサ１４が検出した圧力値の傾きや圧力値の傾きに対する相関係数を監視し、傾きや相関係数が測定可能範囲Ｘ１，Ｘ２（図１６、図１７参照。）内であれば、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出する前であっても、流量Ｑを測定して検定を行う点が、第１実施形態と相違する。
【００９５】
すなわち、Ｓ１０４においてタンク体積Ｖを測定した後、Ｓ３０１において、ガスユニット２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの出力用遮断弁５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄと、ガス供給弁５７を弁閉状態にする一方、ガスユニット２Ａの手動弁５２Ａ、出力側遮断弁５５Ａ、ガス流量検定ユニット１１の第１遮断弁１２、第２遮断弁１３を弁開状態にする。この状態でマスフローコントローラに１０に検定用ガス（例えばＮ2ガス）を供給し、流量が安定したら、第２遮断弁１３を弁閉する。このときに、圧力センサ１４が検出した圧力Ｐ0を記憶する。そして、Ｓ３０２において、クロックパルスなどで、所定時間Δｔが経過したか否かを判断する。所定時間Δｔが経過するまでは待機する（Ｓ３０２：ＮＯ）。
【００９６】
一方、所定時間Δｔが経過したら（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、Ｓ３０３において、図１４に示すように圧力センサ１４から圧力値Ｐ1を入力して記憶する。そして、Ｓ３０４において、圧力変動の傾きを算出する。具体的には、最新に取得した圧力値Ｐ1から直前に取得した圧力値Ｐ0を減算することにより上昇圧力値Ｐ1−Ｐ0を算出し、直前に圧力値Ｐ0を取得してから最新の圧力値Ｐ1を取得するまでの時間（所定時間）Δｔによって上昇圧力値Ｐ1−Ｐ0を割り、単位時間当たりの圧力上昇率（傾き）Ｐ1／Δｔを算出する。
【００９７】
そして、Ｓ３０５において、算出した傾きＰ1／Δｔが、予めガス流量検定ユニット１１Ｂに登録されている測定可能範囲Ｘ１内であるか否かを判断する。圧力センサ１４が検出する圧力値Ｐは、図１４のＹ１に示すように、ある時間が経過するまで急激に上昇し、その後、ほぼ一定の傾きで上昇し続けて既定の測定開始圧力Ｐ１に到達する。ガス流量検定ユニット１１Ｂは、図１６に示すように時間と傾きとの関係をマップデータとしてＨＤＤ４５に記憶し、流量検定精度に悪影響を及ぼさないように既定の測定開始圧力Ｐ１に到達するまでの傾きの範囲に幅を持たせて、測定可能範囲Ｘ１としてマップデータ上に記憶している。
【００９８】
図１４に示す圧力Ｐ0−Ｐ1間の傾きＰ1／Δｔは、傾きが急であり、予めガス流量検定ユニット１１Ｂに登録されている測定可能範囲Ｘ１内でないと判断される（Ｓ３０５：ＮＯ）。この場合、圧力値Ｐの傾きが変動して流量Ｑを精度良く測定できない可能性があるので、Ｓ３０２へ戻り、所定時間経過後に次の圧力値Ｐ2を取得し、上記と同様の処理を行う。
【００９９】
このようにして、最新の圧力値Ｐnと直前の圧力値Ｐn-1との間の圧力上昇率（傾き）Ｐn／Δｔを算出し、算出した傾きＰn／Δｔが、予めガス流量検定ユニット１１Ｂに登録されている測定可能範囲Ｘ１内であると判断した場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、それ以降の圧力変動がほぼ安定し、流量検定精度に悪影響を与えないので、Ｓ３０６へ進む。
【０１００】
Ｓ３０６においては、傾きＰn／Δｔが測定可能範囲Ｘ１内であると判断されたときの圧力値Ｐnを、測定開始圧力Ｐ２１として記憶する。従って、傾きＰn／Δｔが測定可能範囲Ｘ１内であると判断されたときが、流量検定開始タイミングとなる。
【０１０１】
そして、Ｓ３０７において、測定開始圧力Ｐ２１を測定してから測定時間Δｔｘが経過したか否かを判断する。測定時間Δｔｘが経過するまでは（Ｓ３０７：ＮＯ）、圧力センサ１４の圧力値Ｐを監視しながら待機する。
【０１０２】
一方、測定時間ｔｘが経過した場合には（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、Ｓ３０８において、測定時間ｔｘが経過したときの圧力値Ｐを圧力センサ１４から入力し、測定終了圧力Ｐ２２として記憶する。
【０１０３】
そして、Ｓ３０９において、流量Ｑを算出する。具体的には、測定終了圧力Ｐ２２と測定開始圧力Ｐ２１との間の圧力差Ｐ２２−Ｐ２１を算出し、算出した圧力差Ｐ２２−Ｐ２１を測定時間ｔｘで割ることにより、圧力上昇率ΔＰ／Δｔを算出する。そして、算出した圧力上昇率ΔＰ／Δｔと、Ｓ１０４で算出したタンク体積Ｖと、温度センサ１５が検出した温度Ｔと、使用するガスの気体定数Ｒとを数式１に代入し、流量Ｑを算出する。
【０１０４】
その後、Ｓ１０８へ進む。Ｓ１０８以降の処理は上述したので、説明を省略する。
【０１０５】
また、別例として、圧力値を所定圧力間隔で取得して圧力値変動の傾きに対する相関係数を監視することにより、流量検定開始タイミングを計っても良い。
【０１０６】
すなわち、図１３のＳ３０２〜Ｓ３０４に示すように、圧力センサ１４が検出する圧力が所定圧力ΔＰ増加する毎に、圧力値Ｐnを記憶する。所定圧力間隔で圧力値Ｐnを取得する場合、図１５のＹ２に示すように、ある時間までは圧力取得時間の間隔Δｔnが短いが、ある時間が経過すると、圧力取得時間の間隔Δｔnがほぼ一定になる。圧力取得時間の間隔Δｔnがほぼ一定の範囲では、圧力値の傾きの相関係数が１に近づく。そこで、最新の圧力値Ｐnの傾きΔＰ／Δｔnに対する相関係数を算出する。ガス流量検定ユニット１１Ｂは、図１７に示すように、流量検定Ｑの検定精度に悪影響を与えない範囲で相関係数がほぼ１に近づくように幅を持たせて、測定可能範囲Ｘ２として設定している。
【０１０７】
従って、算出した相関係数が測定可能範囲Ｘ２外である場合には（Ｓ３０５：ＮＯ）、圧力変動が安定せず、流量Ｑの検定に悪影響を与える恐れがあるので、Ｓ３０２へ戻り、圧力が所定圧増加したときに圧力値Ｐnを記憶して、上記と同様の処理を実行する。
【０１０８】
一方、相関係数が測定可能範囲Ｘ２内である場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、圧力変動がほぼ安定し、流量Ｑの検定に悪影響を与える恐れがないので、Ｓ３０６へ進む。Ｓ３０６以降の処理は、上述したので説明を省略する。
【０１０９】
尚、図１４に示すように時間間隔Δｔで圧力を監視する場合について圧力値変動の傾きに対する相関係数が測定可能範囲Ｘ２に属するか否かに基づいて流量検定開始タイミングを計るようにしてもよいし（図１７参照）、図１５に示すように圧力間隔ΔＰで圧力を監視する場合について傾きが測定可能範囲Ｘ１に属するか否かに基づいて流量検定開始タイミングを計るようにしてもよいことは（図１６参照）、言うまでもない。
【０１１０】
＜第３実施形態の作用効果＞
以上説明したように、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂは、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を測定する前であっても、圧力上昇率（傾き）Ｐn／Δｔ、ΔＰ／ｔn又は圧力値Ｐの傾きＰn／Δｔ、ΔＰ／ｔnの相関係数が測定可能範囲Ｘ１，Ｘ２内に属すれば、流量を測定して検定を行う（図１３のＳ３０２〜Ｓ３０９参照）。これに対して、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１は、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出するのを待って、流量Ｑを測定して検定を行う（図７のＳ１０５〜Ｓ１０７参照）。
【０１１１】
流量検定は、検定精度を向上させるために、パージと流量測定とを既定検定回数ｅだけ繰り返し行う。そのため、第１実施形態のガス流量検定ユニットは、１個のガスユニット２について流量検定が完了するまでの時間が、数分かかっていた。これに対して、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂは、圧力がほぼ安定してから既定の測定開始圧力Ｐ１に到達するまでの無駄な時間を待たずに流量の検定を行うので、１個のガスユニット２について流量検定が完了するまでの時間を１分以内にすることができた。
【０１１２】
よって、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂは、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出する前でも、圧力値の傾きや相関係数が測定可能範囲Ｘ１，Ｘ２内であることを条件に、流量検定を行うことにより、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１より検定時間を短縮することができる。通常、ガス供給集積ユニットには、多数のガスユニット２が設置される。そのため、１個のガスユニット２について検定時間を短縮できれば、ガス供給集積ユニット全体では検定時間を大幅に短縮することができ、効果が顕著である。
【０１１３】
ところで、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂのように、圧力センサ１４の圧力が既定の測定開始圧力Ｐ１に達する前に流量検定を行うと精度が落ちるようにも思われる。そこで、マスフローコントローラ１０の下流側に高精度流量計を設置し、マスフローコントローラ１０が出力する流量を高精度流量計で測定し、第１，第３実施形態のガス流量検定ユニット１１，１１Ｂが測定した流量を高精度流量計の測定値と比較して精度の検証を行った。その検証結果を図１８に示す。
【０１１４】
図１８は、第１，第３実施形態に係るガス流量検定ユニット１１，１１Ｂの流量検定精度について調べた実験の実験結果を示す図である。
ガス流量検定ユニット１１，１１Ｂは、機器構成が同じであるが、流量検定処理のみが相違する。そのため、ガス流量検定ユニット１１，１１Ｂは、タンク体積Ｖが同じである。また、ガス流量検定ユニット１１Ｂは圧力センサ１４の圧力値Ｐを所定時間間隔で監視し、圧力値の傾きにより流量検定タイミングを計るものとする。
【０１１５】
図１８に示すように、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂは、圧力センサ１４が既定の測定開始圧力Ｐ１を検出する前に流量検定を行っても、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１より約０．０５％程度ではあるが精度よく流量検定を行う。数値としては、０．０５％の僅かな上昇ではあるが、マスフローコントローラ１０の精度目標が１％であることを考慮すれば、０．０５％の精度向上は製品の信頼性向上に大きく寄与する。よって、第３実施形態のガス流量検定ユニット１１Ｂによれば、第１実施形態のガス流量検定ユニット１１と比べて流量検定時間を短縮できる上に、流量検定精度をより一層向上させることができる。
【０１１６】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
【０１１７】
（１）例えば、上記実施の形態では、ガス流量検定ユニット１１の第１遮断弁１２と第２遮断弁１３と圧力センサ１４は、１つの流路ブロック１８に固定されているが、配管で接続されてもよいし、また、複数の流路ブロックを介して接続されてもよい。すなわち、既知体積Ｖｋがシステム側流路体積Ｖｅ以下であれば、ガス流量検定ユニット１１の流路を適宜組み上げることができる。
（２）上記実施形態では、マスフローコントローラ１０を流量制御機器として使用したが、圧変動補正定流量弁や流量調整弁などの流量設定機能を有するものを流量制御機器として使用してもよい。
【０１１８】
（３）例えば、上記実施の形態では、温度センサ１５として熱電対を使用したが、サーミスタ真空計やピラニ真空計などを温度検出器に適用してもよい。また、温度検出器は、流路ブロック１８の側面に取り付けてもよいし、上方から流路ブロック１８に突き刺すように取り付けてもよく、更には、流路ブロック１８の内部流路内に取り付けてもよい。
（４）例えば、上記実施形態では、圧力検出器として静電容量型の圧力センサを使用したが、ピエゾ抵抗型の圧力センサや、液注型真空計やマクラウド真空計などを圧力検出器として使用してもよい。
（５）例えば、上記実施形態では、第１遮断弁１２と第２遮断弁１３に電磁駆動系の電磁弁としたが、エアオペレート弁など他の駆動系を用いる弁であってもよい。また、ダイアフラム弁でなく、ポペット弁などであってもよい。
【０１１９】
（６）例えば、上記実施の形態では、ガス流量検定ユニット１１をガスボックスに収納したが、レールや取付板に取り付けられたままガスボックスに収納されていないガスユニットにガス流量検定ユニット１１を接続してもよい。
（７）例えば、上記実施の形態では、タンク体積Ｖとシステム側流路体積Ｖｅを事後的に体積記憶手段４６に記憶させたが、例えば、ガス流量検定ユニット１１をガスボックス１に組み込み、タンク体積Ｖとシステム側流路体積Ｖｅが分かっている場合には、既知のタンク体積Ｖとシステム側流路体積Ｖｅを初期値として体積記憶手段４６に記憶させてもよい。この場合、ユーザ側でガスボックス内の流路構成に変更を加えた場合には、上記実施形態で説明した体積測定を実施することにより、流路構成の変更に伴う流量検定不良を防止することができる。
【０１２０】
（８）上記第３実施形態では、測定時間ｔｘに基づいて測定開始圧力Ｐ２１と測定終了圧力Ｐ２２とを算出して流量算出を行った。これに対して、例えば、測定開始圧力Ｐ２１に予め決めた上昇圧力を加算して目標圧力Ｐ２３とし、測定開始圧力Ｐ２１から目標圧力Ｐ２３まで上昇する時間Δｔを計測して、測定開始圧力Ｐ２１から目標圧力Ｐ２３まで上昇する単位時間当たりの圧力上昇率（傾き）ΔＰ／Δｔを求めてもよい。この場合には、求めた単位時間当たりの圧力上昇率ΔＰ／Δｔを数式１に用いれば、流量Ｑを算出することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１  ガスボックス
２  ガスユニット
１０  マスフローコントローラ（流量制御機器）
１１  ガス流量検定ユニット
１２  第１遮断弁
１３  第２遮断弁
１４  圧力センサ（圧力検出器）
１５  温度センサ（温度検出器）
１６  コントローラ（制御手段）
１８  流路ブロック（連結部材）
２１  第２ポート（出力ポート）
２６  第１ポート（入力ポート）
４７  体積測定プログラム（体積測定手段）
５８  真空ポンプ
６２  体積測定プログラム（体積測定手段）
【図１】
2011064707.tif 000005
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2011064707.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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