特許 6795832 流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6795832

(24)【登録日】2020年11月17日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 25/00 20060101AFI20201119BHJP

   G01F 1/00 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G01F25/00 C

   G01F1/00 X

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-132948(P2016-132948)

(22)【出願日】2016年7月5日

(65)【公開番号】特開2018-4499(P2018-4499A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】390033857

【氏名又は名称】株式会社フジキン

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100082474

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 丈夫

(72)【発明者】

【氏名】澤田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】永瀬 正明

(72)【発明者】

【氏名】西野 功二

(72)【発明者】

【氏名】池田 信一

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０６４７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５８０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６３３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５４０４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３４５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９６０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０２／０３３３６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 堀場エステック，高精度精密膜流量計 SF-1U・2U，日本，２０１０年，H. Ito, et al., "Influence of Different Gas Diffusion Layers on the Water Management of Polymer Electrolyte Unitized Reversible Fuel Cell," ECS Transactions, 33(1), pp.945-954, 2010において、p.948に引用が見られ、少なくとも2010年以前の実施と認められる。

【文献】 堀場エステック，マスフローコントローラSEC-N105シリーズ，CC-Linkパートナー製品情報 2015. Dec.，CC-Link協会，２０１５年１２月，p.113

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２５／００，１／００，１／３４−１／４２，

Ｇ０５Ｄ ７／００−７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流量制御機器をガス供給システムに組み込む前において予め行う校正方法であり、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正を行う流量制御機器の校正方法であって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、前記少なくとも１つの特定流量設定では、他の流量設定に比べて、前記流量基準器の流量との誤差がより低減されるまで校正動作が行われ、
前記所定許容誤差範囲は、流量が増加するほど許容誤差が同じかまたは大きくなるような連続的な境界線で規定される目標範囲として設定され、一方で、特定流量設定においては、前記所定許容誤差範囲で規定される許容誤差よりも小さく設定された許容誤差であって、前後の流量設定に比べて離散的に小さく設定された許容誤差に目標範囲が設定されている、流量制御機器の流量校正方法。

【請求項2】

請求項１に記載の流量校正方法によって校正された流量制御機器。

【請求項3】

記憶装置を有し、前記少なくとも１つの特定流量設定を識別する情報が前記記憶装置に格納されている、請求項２に記載の流量制御機器。

【請求項4】

前記流量制御機器の下流側に接続された基準容量の体積を測定するために用いられる、請求項２または３に記載の流量制御機器。

【請求項5】

請求項４に記載の流量制御機器の下流側に接続され、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器であって、
前記基準容量の圧力を測定する圧力センサと、前記基準容量の温度を測定する温度センサとを備え、
前記流量制御機器から前記少なくとも１つの特定流量設定で前記基準容量にガスを流すことによって測定された前記基準容量の体積と、前記基準容量における圧力変化率と、前記基準容量の温度とに基づいて流量を測定するように構成されている、流量測定機器。

【請求項6】

流量制御機器と、前記流量制御機器の下流側に設けられた基準容量と、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器とを備えるガス供給システムにおいて行われる流量測定方法であって、
前記流量制御機器を前記ガス供給システムに組み込む前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに前記流量制御機器の流量校正を行うステップであって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、前記少なくとも１つの特定流量設定では、他の流量設定に比べて、前記流量基準器の流量との誤差がより低減されるまで校正動作を行うステップと、
前記少なくとも１つの特定流量設定で前記流量制御機器から前記基準容量にガスを流すことによって前記基準容量の体積を測定するステップと、
前記流量測定機器において、前記基準容量にガスを流入させた時の前記基準容量の圧力変化率と、前記基準容量の温度と、前記測定された基準容量の体積とに基づいて流量を測定するステップと
を包含し、
前記流量校正を行うステップにおいて、前記所定許容誤差範囲は、流量が増加するほど許容誤差が同じかまたは大きくなるような連続的な境界線で規定される目標範囲として設定され、一方で、特定流量設定においては、前記所定許容誤差範囲で規定される許容誤差よりも小さく設定された許容誤差であって、前後の流量設定に比べて離散的に小さく設定された許容誤差に目標範囲が設定されている流量測定方法。

【請求項7】

複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、
前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、
前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第１バルブと、
前記複数の第１バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、
前記共通ガス供給ラインに設けられた第２バルブと、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第２バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか１つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する流量測定方法であって、
前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも１つの流量制御機器は、前記ガス供給システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、前記少なくとも１つの特定流量設定では、他の流量設定に比べて、前記流量基準器の流量との誤差がより低減されるまで校正動作が行われ、
前記所定許容誤差範囲は、流量が増加するほど許容誤差が同じかまたは大きくなるような連続的な境界線で規定される目標範囲として設定され、一方で、特定流量設定においては、前記所定許容誤差範囲で規定される許容誤差よりも小さく設定された許容誤差であって、前後の流量設定に比べて離散的に小さく設定された許容誤差に目標範囲が設定されており、
前記少なくとも１つの流量制御機器が前記ガス供給システムに組み込まれた後、前記少なくとも１つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する、流量測定方法。

【請求項8】

複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、
前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、
前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第１バルブと、
前記複数の第１バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、
前記共通ガス供給ラインに設けられた第２バルブと、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、
前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第２バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか１つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する方法であって、
前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも１つの流量制御機器は、前記ガス供給システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定において、前記特定流量設定と、前記流量基準器からの計測流量との差が所定許容誤差範囲に収まるように校正され、そのときに前記流量基準器により計測された流量が、前記少なくとも１つの特定流量設定に関連付けて前記流量制御機器の記憶装置に記憶されており、
ここで、前記所定許容誤差範囲は、流量が増加するほど許容誤差が同じかまたは大きくなるような連続的な境界線で規定される目標範囲として設定され、一方で、特定流量設定においては、前記所定許容誤差範囲で規定される許容誤差よりも小さく設定された許容誤差であって、前後の流量設定に比べて離散的に小さく設定された許容誤差に目標範囲が設定されており、
前記少なくとも１つの流量制御機器が前記ガス供給システムに組み込まれた後、前記少なくとも１つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行うとき、前記流量制御機器の記憶装置に記憶された前記流量基準器により計測された流量を用いて前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する、流量測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量制御機器、流量制御機器の流量校正方法、流量測定機器および流量測定機器を用いた流量測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置等に設けられたガス供給システムは、一般的に多種類のガスを各供給ガス種毎に設けた流量制御機器によって、ガスをプロセスチャンバ等のガス使用対象に切換えて供給するように構成されている。

【0003】

流量制御機器としては、所定の精度に校正された、圧力式流量制御装置や熱式流量制御装置（ＭＦＣ）が用いられ、ガス流量を制御している。

【0004】

ここで、流量制御機器は各メーカーごとに規定された基準流量に対して「セットポイント（Ｓ．Ｐ．）○○％」（流量設定に対し誤差が±○○％以内の流量を制御可能）、「フルスケール（Ｆ．Ｓ．）○○％」（流量設定に対し誤差が最大流量の±○○％以内の流量を制御可能）のように精度が決定されている。

【0005】

また、上記各流量制御機器の運用においては、随時、流量精度の確認や流量校正を行うことが望まれており、流量計測方法として、圧力上昇率（ＲＯＲ：Ｒａｔｅ ｏｆ Ｒｉｓｅ）法が流量精度の確認や流量校正用いられることがある。

【0006】

ＲＯＲ法では、流量制御機器の下流に設けられた所定の基準容量（Ｖ）にガスを流し、そのときの圧力上昇率（ΔＰ／Δｔ）と温度（Ｔ）とを測定することにより、例えば、Ｑ＝（ΔＰ／Δｔ）×Ｖ／ＲＴ（Ｒは気体定数）から流量Ｑを演算する。

【0007】

特許文献１には、ＲＯＲ法による流量計測方法の一例が記載されている。特許文献１に記載のガス供給装置では、各ガス供給ラインに接続された流量制御機器下流側の開閉弁から共通ガス供給路に設けられた開閉弁までの流路が基準容量として用いられており、この流路における圧力上昇率に基づいて流量を計測している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００６−３３７３４６号公報（特許第４６４８０９８号）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、ＲＯＲ法で用いられる基準容量の体積は、配管の設計や製作公差などによって異なるため、ガス供給システムごとに流量校正済みの流量制御機器へ設定された流量設定を用いて基準容量の体積を算出することになる。しかしながら、流量校正済みの流量制御機器であっても、流量制御機器へ設定される流量設定と、前記流量設定を受けて制御された制御流量には所定の許容範囲の誤差があるため、基準容量の体積は流量制御機器の前記所定の許容誤差を含んでしまう。つまり、流量Ｑの演算式に用いられる前記基準容積の体積が前記誤差を含んでいるため、結果的に正確に流量計測できないという課題が残っている。

【0010】

前記流量設定と、前記制御流量の所定の許容範囲の誤差は、校正を繰り返し行うことで小さくすることが可能となるが、校正に要する時間とコストとを考慮して現実的な線引きを行っている。

【0011】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、比較的短時間で、コストを抑えつつ、流量測定機器を用いた高精度な流量測定方法を実現するための、流量制御機器の流量校正方法を提供することをその主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の実施形態による流量制御機器の校正方法は、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正を行う流量制御機器の校正方法であって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される。

【0013】

本発明の実施形態による流量制御機器は、前記流量校正方法によって校正された流量制御機器である。

【0014】

ある実施形態において、前記流量制御機器は、記憶装置を有し、前記少なくとも１つの特定流量設定を識別する情報が前記記憶装置に格納されている。

【0015】

ある実施形態において、前記流量制御機器は、前記流量制御機器の下流側に接続された基準容量の体積を測定するために用いられる。

【0016】

本発明の実施形態による流量測定機器は、上記の流量制御機器の下流側に接続され、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器であって、前記基準容量の圧力を測定する圧力センサと、前記基準容量の温度を測定する温度センサとを備え、前記流量制御機器から前記少なくとも１つの特定流量設定で前記基準容量にガスを流すことによって測定された前記基準容量の体積と、前記基準容量における圧力変化率と、前記基準容量の温度とに基づいて流量を測定するように構成されている。

【0017】

本発明の実施形態による流量測定方法は、流量制御機器と、前記流量制御機器の下流側に設けられた基準容量と、前記基準容量に流入するガスの流量を測定する流量測定機器とを備えるガス供給システムにおいて行われる流量測定方法であって、流量基準器により計測された流量との比較のもとに前記流量制御機器の流量校正を行うステップであって、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定される、ステップと、前記少なくとも１つの特定流量設定で前記流量制御機器から前記基準容量にガスを流すことによって前記基準容量の体積を測定するステップと、前記流量測定機器において、前記基準容量にガスを流入させた時の前記基準容量の圧力変化率と、前記基準容量の温度と、前記測定された基準容量の体積とに基づいて流量を測定するステップとを包含する。

【0018】

本発明の実施形態による流量測定方法は、複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第１バルブと、前記複数の第１バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、前記共通ガス供給ラインに設けられた第２バルブと、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第２バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか１つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する流量測定方法であって、前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも１つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定の許容誤差範囲が、前記所定許容誤差範囲よりも小さく設定されており、前記少なくとも１つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも１つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する。

【0019】

本発明の実施形態による流量測定方法は、複数のガス供給源にそれぞれ接続された複数のガス供給ラインと、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の流量制御機器と、前記複数のガス供給ラインにそれぞれ設けられた複数の第１バルブと、前記複数の第１バルブの下流側において前記複数のガス供給ラインに共通に接続された共通ガス供給ラインと、前記共通ガス供給ラインに設けられた第２バルブと、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の圧力を測定する圧力センサと、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路の温度を測定する温度センサとを備えるガス供給システムにおいて、前記複数の第１バルブと前記第２バルブとの間の流路を基準容量として用い、前記第２バルブを閉じた状態で前記複数の流量制御機器のうちのいずれか１つを介して前記基準容量にガスを流したときの前記圧力センサが示す圧力変化および前記温度センサが示す温度に基づいてガスの流量を測定する方法であって、前記複数の流量制御機器のうちの少なくとも１つの流量制御機器は、前記流量制御システムに組み込まれる前に、流量基準器により計測された流量との比較のもとに流量校正が行われており、複数の流量設定に対して所定許容誤差範囲が設定され、前記複数の流量設定のうちの少なくとも１つの特定流量設定において、前記流量基準器により計測された流量が、前記少なくとも１つの特定流量設定に関連付けて前記流量制御機器の記憶装置に記憶されており、前記少なくとも１つの流量制御機器が前記流量制御システムに組み込まれた後、前記少なくとも１つの特定流量設定でガスを流すことによって前記基準容量の体積の計測を行うとき、前記流量制御機器の記憶装置に記憶された前記流量基準器により計測された流量を用いて前記基準容量の体積の計測を行い、前記計測された体積を用いて流量を測定する。

【発明の効果】

【0020】

本発明の実施形態によれば、比較的簡単な構成で精度良く流量の計測等を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態による複数の流量制御機器が組み込まれたガス供給システムを半導体製造装置（プロセスチャンバ）に接続した態様を示す図である。

【図2】本発明の実施形態による流量制御機器の一例である圧力式流量制御機器の例示的な構成を示す図である。

【図3】流量基準器を用いた流量制御機器の校正動作において、流量基準器の示す基準流量からの流量設定の誤差および許容誤差範囲を説明するための図である。

【図4】基準容量の体積Ｖｓの測定手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0023】

図１は、複数のガス供給源４からのガスを、流量制御機器１０を介して半導体製造装置のプロセスチャンバ２に供給するように構成された、本発明の実施形態に係るガス供給システム１を示す。

【0024】

ガス供給システム１は、複数のガス供給源４が接続可能となっている複数のガス供給ラインＬ１と、複数のガス供給ラインＬ１にそれぞれ介在する複数の流量制御機器１０と、前記複数の流量制御機器１０の下流側に設置された第１バルブ２１と、前記ガス供給ラインＬ１が合流した共通ガス供給ラインＬ２と、前記共通ガス供給ラインＬ２に設置された第２バルブ２２と、第１バルブ２１と第２バルブ２２との間の流路の圧力および温度を測定する圧力センサ２３および温度センサ２４と、圧力センサ２３および温度センサ２４からの出力が受け取る演算制御装置２５とを備えている。

【0025】

ガス供給システム１の下流側は、前記バルブ２２を介してガスを消費するプロセスチャンバ２へと接続され、ガスを供給可能となっている。また、プロセスチャンバ２には真空ポンプ３が接続されており、プロセスチャンバ２およびガス供給路Ｌ１、Ｌ２などを必要に応じて真空引きすることができる。

【0026】

本実施形態において、前記ガス供給ラインL1や前記共通ガス供給ラインには、別へ分岐されるガスラインや、その機能を実現するためのバルブが他に設けられていても良い。また、第１バルブ２１、第２バルブ２２および、前記機能実現のためのバルブとしては、例えばＡＯＶなどの流体動作弁や、電磁弁、電動弁などの電気的動作弁が好適に用いられる。さらには、他の態様において、第１バルブ２１は、流量制御機器１０に内蔵された開閉弁であってもよい。

【0027】

また、前記演算制御装置２５は、コンピュータなどの外部処理装置であってもよいし、図示するように圧力センサ２３および温度センサ２４（ならびに第２バルブ２２）を一体として備えた流量測定装置３０に設けられた処理装置（プロセッサおよびメモリを含む制御回路）であってもよい。

【0028】

図２は、本実施形態の流量制御機器１０の一例として用いられる圧力式流量制御機器１０ａの構成例を示す図である。圧力式流量制御機器１０ａは、微細開口（オリフィス）を有する絞り部（例えばオリフィスプレート）１１と、絞り部１１の上流側に設けられた制御バルブ１４および制御バルブ１４の駆動部１５と、絞り部１１と制御バルブ１４との間に設けられた圧力センサ１２および温度センサ１３とを備えている。

【0029】

以上に説明した圧力式流量制御機器１０ａは、上流圧力Ｐ１を測定および制御することによって流量を制御するように構成されているが、流量制御機器１０として用いられるものはこのようなタイプの圧力式流量制御装置に限られるものではなく、例えば、熱式流量制御装置（ＭＦＣ）や、その他の流量制御装置でもよい。

【0030】

再び図１を参照する。上記のように構成されたガス供給システム１において、第１バルブ２１と第２バルブ２２との間の流路（図１において太線で示す部分）を基準容量２０（体積Ｖｓ）として用いて、ＲＯＲ法によって流量計測を行うことができる。具体的には、流路内を真空に引いた後、複数の流量制御機器１０のうちのいずれか１つに対応する第１バルブ２１を開いて基準容量２０にガスを流すとともに第２バルブ２２を閉じたときの圧力センサ２３が示す圧力の変化率（ΔＰ／Δｔ）および温度センサ２４の測定した温度Ｔに基づいて、Ｑ＝（ΔＰ／Δｔ）×Ｖｓ／ＲＴ（Ｒは気体定数）により流量制御機器１０が実際に流量制御しているガスの流量Ｑを求めることができる。

【0031】

ここで、図１に示すガス供給システム１のように、流量制御機器１０の下流側の流路を基準容量２０として用いる場合、基準容量２０の体積Ｖｓは、配管の設計や製作公差などによって異なるものとなるため、基準容量２０の体積Ｖｓは、複数の流量制御機器１０を配管等で接続してガス供給システム１を構築した後に、適切な方法によって求めることが望まれる。

【0032】

基準容量２０の体積Ｖｓは、例えば、流量制御機器１０へ設定される流量設定Ｑｓにて基準容量２０にガスを流すとともに、そのときの圧力変化率を測定することによって、Ｑｓ＝（ΔＰ／Δｔ）×（Ｖｓ／ＲＴ）に基づいて算出することができる。ここで、ΔＰ／Δｔは所定期間（Δｔ＝ｔ２−ｔ１）における圧力変化（ΔＰ＝Ｐ_t2−Ｐ_t1）であり、Ｒは気体定数、Ｔはガス温度である。このように、基準容量２０の体積Ｖｓは、流量制御機器１０へ設定される流量設定Ｑｓと流量制御機器が前記流量設定Ｑｓにより制御された制御流量によって発生するΔＰ／Δｔに基づいて求められるので、流量設定Ｑｓが実際流量に対する誤差を含んでいる場合には、求められた基準容量の体積Ｖｓも誤差を含むものとなる。

【0033】

ところで、流量制御機器１０は、ガス供給システム１に組み込まれる前に、流量設定Ｑｓにしたがって制御される制御流量を流量基準器で計測し、前記流量基準器が示す流量と前記流量設定Ｑｓの差が許容誤差内に収まるよう校正されている。

【0034】

校正に用いる流量基準器は、非常に高い精度で正確な流量を示すことができるように予め用意されたものである。流量基準器としては、例えば、モルブロック（ｍｏｌｂｌｏｃ：ＤＨ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）や、実際流量に基づいて流量校正が厳格に行われたマスフローメータなどの任意の流量センサを用いることができる。

【0035】

このように、流量制御機器１０は、流量設定Ｑｓと、流量設定Ｑｓを受けて制御される制御流量を流量基準器で計測し、前記流量基準器により計測された流量との比較のもとに、複数の流量設定において校正が行われている。ここで、複数の流量設定とは、例えば、最大流量設定を１００％流量としたときの０〜１００％の流量に対応する。校正を行う流量設定は、例えば、１０％流量、２０％流量、・・・、９０％流量、１００％流量というように１０％ごとの離散的な流量設定であってもよいし、連続的な流量設定であってもよい。

【0036】

図３は、流量設定Ｑｓの全域に対して設けられた所定許容誤差範囲Ｒ１（仕様範囲）を示す。流量校正においては、流量制御機器１０へ入力される流量設定Ｑｓと、流量制御機器が制御する流量を計測する流量基準器からの計測流量との差が所定許容誤差範囲に収まるように校正される。

【0037】

本実施形態では、ガス供給システム１に組み込まれる少なくとも１つの流量制御機器１０において、上記の複数の流量設定のうちの特定の１つまたはいくつかの流量設定Ｑｓ０（例えば、５０ｓｃｃｍ）で、流量基準器が示す基準流量との差が所定許容誤差範囲Ｒ１（仕様範囲）と比較して小さい基準を満たすまで、上記の校正動作を行う。その結果、特定流量設定Ｑｓ０においては、実際の流量（または基準流量）との誤差がより低減され、他の流量設定におけるよりも正確な流量を制御することができるようになる。

【0038】

特定流量設定Ｑｓ０は、任意の流量設定であってよく、ユーザによって適宜選択されてよい。また、特定流量設定Ｑｓ０は、基準流量との誤差が低減された流量設定として、流量制御機器１０が備える記憶装置（メモリ）に記憶されていてもよい。

【0039】

このように、所定の流量制御機器１０では、単数または複数の特定流量設定Ｑｓ０において、基準流量との許容誤差範囲が、他の流量設定における許容誤差範囲よりも小さく設定されている。図３に示す態様では、流量設定Ｑｓが最大流量の１０％を超える場合においてセットポイント±１％以下を、流量設定Ｑｓが最大流量の１０％以下の場合においてフルスケール±０．１％以下を所定許容誤差範囲Ｒ１として設けているが、例えば、特定流量設定Ｑｓが最大流量の１０％以下の場合には、フルスケール±０．１％未満（例えばフルスケール±０．０５％以下）の誤差範囲内に設定されている。

【0040】

基準容量の体積Ｖｓの測定は、例えば図１に示した演算制御装置２５を備えた流量測定機器３０において行うことができる。流量測定機器３０には、上記の校正動作が行われた流量制御機器１０を識別する情報および当該流量制御機器１０における特定流量設定Ｑｓ０を識別する情報が入力される。特定流量設定Ｑｓ０を識別する情報は、予め流量測定機器３０に入力され、演算制御装置２５のメモリに格納されていてもよいし、体積Ｖｓの測定時において、流量制御機器１０のメモリから読み出されてもよい。

【0041】

以下、基準容量２０の体積Ｖｓの測定方法の一例を図１および図４を参照しながら説明する。

【0042】

まず、ステップＳ１に示すように、ガス供給システム１において全ての第１バルブ２１が閉じられ、第２バルブ２２が開かれた状態で、真空ポンプ３により真空引きが行われ、基準容量２０が排気される。ステップＳ２に示すように、前述の流量校正が行われた流量制御機器１０で、特定流量設定Ｑｓ０に流量を設定する。

【0043】

次に、ステップＳ３に示すように、前記流量制御機器１０の下流側の第１バルブ２１を開き、特定流量設定Ｑｓ０で基準容量２０にガスを流す。そしてガスの流れが安定した所定時間経過後に、ステップＳ４に示すように第２バルブ２２が閉じられる。これにより、基準容量２０内の圧力が上昇し始める。

【0044】

このとき、ステップＳ５に示すように、時刻ｔ１にて圧力センサ２３を用いて基準容量２０の圧力Ｐ_t1が測定され、温度センサ２４を用いて温度Ｔが測定される。その後、ステップＳ６およびステップＳ７に示すように、所定時間Δｔが経過して時刻ｔ２となった時（ｔ２−ｔ１＝Δｔ）に、上昇した基準容量２０の圧力Ｐ_t2が圧力センサ２３によって測定される。時間Δｔは、例えば、圧力センサ２３のサンプリング周期からカウントすることができる。

【0045】

次に、ステップＳ８に示すように、演算制御装置２５において、ΔＰ＝Ｐ_t2−Ｐ_t1が求められ、例えばＱｓ０＝（ΔＰ／Δｔ）×（Ｖｓ／ＲＴ）に基づいて（Ｒは気体定数）、体積Ｖｓを算出することができる。このようにして求められた基準容量２０の体積Ｖｓは、高精度の校正が行われた誤差の少ない流量設定Ｑｓ０を用いて得られたものであるので、高い精度を有している。

【0046】

また、上記のように求められた基準容量の体積Ｖｓを用いて、ＲＯＲ法により、前述されたステップと同様のステップで流量を測定することができる。

【0047】

具体例を説明すると、まず、全ての第１バルブ２１が閉じられ、第２バルブ２２が開かれた状態で、真空ポンプ３により、基準容量２０が真空引きされる。そして、いずれか１つの任意の流量制御器１０の下流側に設けられた第１バルブ２１を開いて、流量制御器１０を介して任意の流量設定Ｑｓでガスを流す。そしてガスの流れが安定した所定時間経過後に、第２バルブ２２が閉じられる。

【0048】

その後、圧力センサ２３を用いて基準容量２０の圧力Ｐ_t1が測定され、温度検出器２４により温度Ｔが測定される。また、所定時間Δｔ経過後に基準容量の圧力Ｐ_t2が測定される。その後、ΔＰ＝Ｐ_t2−Ｐ_t1を求めるとともに、メモリなどに記憶されていた既知の基準容量体積Ｖｓを用いて、Ｑ＝（ΔＰ／Δｔ）×Ｖｓ／ＲＴから実際流量Ｑを測定することができる。

【0049】

上記のようにして測定した流量Ｑは、流量制御機器１０の流量設定Ｑｓとの比較検証に用いられてもよく、上記のＲＯＲ法によって求めた流量Ｑに基づいて、任意の流量制御機器１０の流量設定Ｑｓの校正を行うこともできる。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、種々の改変が可能である。上記の実施形態では、予め特に厳格な校正動作が行われた特定流量設定Ｑｓ０においてガスを流し、そのときの特定流量設定Ｑｓ０を用いて基準容量２０の体積Ｖｓを測定したが、特定流量設定Ｑｓ０においても厳格な校正動作を行わず、その代わりに、特定流量設定Ｑｓ０において流量基準器が示した流量Ｑｓ０’を特定流量設定Ｑｓ０に関連付けてメモリなどに記憶しておき、この流量Ｑｓ０’を基準容量２０の体積Ｖｓを求める際に使用するようにしてもよい。

【0051】

この態様において、例えば、流量制御機器の流量設定Ｑｓ０が５０ｓｃｃｍである場合に、校正動作で流量基準器が示した流量が４９．９ｓｃｃｍであることがある。この場合、基準容量２０の体積Ｖｓを求める過程（例えば図４に示すフローチャートのステップＳ８）において、Ｑｓ０＝５０ｓｃｃｍを用いるのではなく、Ｑｓ０’＝４９．９ｓｃｃｍを用いてＱｓ０’＝（ΔＰ／Δｔ）×Ｖｓ／ＲＴから体積Ｖｓを求めるようにする。これにより、より正確な体積Ｖｓを求めることが可能である。このようにしてより正確な体積Ｖｓを求めた後は、上記と同様にして、ＲＯＲ法により、流量を測定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明の実施形態による流量校正方法が適用された流量制御機器を用いれば、ガス供給システムに組み込んだ後にも流量を精度よく測定することができる。

【符号の説明】

【0053】

１ ガス供給システム
２ プロセスチャンバ
３ 真空ポンプ
４ ガス供給源
１０ 流量制御機器
１１ 絞り部
１２ 圧力センサ
１３ 温度センサ
１４ 制御バルブ
１５ 駆動部
１６ 制御回路
２０ 基準容量
２１ 第１バルブ
２２ 第２バルブ
２３ 圧力センサ
２４ 温度センサ
２５ 演算制御装置
３０ 流量測定機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】