ガス流量検定システム及びガス流量検定ユニット
【課題】圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定でき、測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持する。
【解決手段】プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁２２と第２ライン遮断弁２３と流量制御機器２４とを経由しプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスライン２と、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁２３と流量制御機器２４とを経由し排出すべく、分岐接続された共用ガスライン１とを有し、共用ガスライン１には、共用遮断弁１２と測定用タンク１３と第１圧力センサ１４１と圧力調整弁１５とを備え、第１ライン遮断弁２２及び共用遮断弁１２を弁閉したとき、測定用タンク１３内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサ１４１により測定し流量制御機器２４の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁１５は、該圧力調整弁１５の二次側圧力を制御する。
【解決手段】プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁２２と第２ライン遮断弁２３と流量制御機器２４とを経由しプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスライン２と、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁２３と流量制御機器２４とを経由し排出すべく、分岐接続された共用ガスライン１とを有し、共用ガスライン１には、共用遮断弁１２と測定用タンク１３と第１圧力センサ１４１と圧力調整弁１５とを備え、第１ライン遮断弁２２及び共用遮断弁１２を弁閉したとき、測定用タンク１３内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサ１４１により測定し流量制御機器２４の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁１５は、該圧力調整弁１５の二次側圧力を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置におけるプロセスガス等のガス供給システムに使用する流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量を検定するガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットに関する。
【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、例えばシラン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガスやホスフィン等の可燃性ガス等を使用する。これらのガス流量は、プロセスの良否に直接影響するので、その流量を厳格に管理しなければならない。特に、近年の半導体基板の積層化、微細化に伴い、プロセスガス供給系における信頼性向上の要求が、従来以上に高まっている。
そこで、例えば、特許文献１及び特許文献２に、半導体製造プロセスにおける供給ガスの流量制御技術が開示されている。
特許文献１の技術は、フローモードと非フローモードを交互に作動させ、バッチ的にマスフローコントローラを流れるガス流量を指定流量に調節するため、マスフローコントローラの上流側に遮断弁と基準キャパシティ（測定用タンクに相当）と圧力センサと圧力調整弁と遮断弁とを直列配置したフローラインを設け、基準キャパシティの圧力低下から実流量を決定してマスフローコントローラの設定値を調節する技術である。
【０００３】
また、特許文献２の技術は、プロセスガスの流量を正確に算出するため、マスフローコントローラの上流側に遮断弁と蓄熱部を備える既知体積部（測定用タンクに相当）と圧力センサと可変式圧力調整弁とを直列配置し、既知体積部の圧力低下から実流量を算出して指定流量と差異がある場合に可変式圧力調整弁を校正する技術である。そして、既知体積部内の圧力低下を時間関数として測定するとき、ガス温度を一定に維持するために蓄熱部から熱伝導を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５２９２１８号公報
【特許文献２】特表２００８−５０４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載された技術には、次のような問題があった。
特許文献１、２の技術では、マスフローコントローラの一次側圧力変動が大きいと、マスフローコントローラの流量とタンクから流出する流量とが共に変動する。また、マスフローコントローラの一次側圧力変動が小さいと、マスフローコントローラの流量は変動しないが、タンクから流出する流量が変動する。そのため、マスフローコントローラの一次側圧力を一定にするため、マスフローコントローラの一次側に圧力調整弁を配置している。圧力調整弁を配置することによって、マスフローコントローラの流量変動を抑える効果は有している。
【０００６】
ところが、マスフローコントローラの一次側圧力に相当する圧力調整弁とマスフローコントローラ間の圧力は、圧力調整弁とマスフローコントローラ間の容積（「圧力調整弁二次側容積」とも言う。以下同じ）の影響を受けて変動することを、本発明者は発見した。図９は、本発明者の実験結果のグラフである。図９（ａ）（ｂ）に示すように、ガス流量を５０ｓｃｃｍとして、圧力調整弁二次側容積が２０ｃｃのときと、１５０ｃｃのときとで、圧力調整弁とマスフローコントローラ間の圧力（「圧力調整弁二次側圧力」とも言う。以下同じ）を比較すると、圧力調整弁二次側容積が２０ｃｃのときより、１５０ｃｃのときの方が、圧力調整弁二次側圧力が高くなっている。
したがって、例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁とマスフローコントローラ間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化するので、マスフローコントローラの一次側圧力の圧力変動に影響し、結果としてガス流量検定精度が低下する問題があった。
【０００７】
また、ガス供給源から供給されるガス流量が変動しても、圧力調整弁二次側圧力は変動することを、本発明者は発見した。図９（ｂ）（ｃ）に示すように、圧力調整弁二次側容積を１５０ｃｃとして、ガス流量が５０ｓｃｃｍのときと、１０ｓｃｃｍのときとで、圧力調整弁二次側圧力を比較すると、ガス流量が５０ｓｃｃｍのときより、１０ｓｃｃｍのときの方が、圧力調整弁二次側圧力が低下している。
したがって、例えば、半導体製造装置の稼働状況が変動してガス供給源から供給されるガス流量が変動しても、マスフローコントローラの一次側圧力の圧力変動に影響し、結果としてガス流量検定精度が低下する問題があった。
【０００８】
また、特許文献１、２の技術では、上流側の遮断弁と、基準キャパシティ又は既知体積部（いずれも「測定用タンク」に相当）と、圧力センサと、圧力調整弁とを流路によって直列的に接続している。上流側の遮断弁を弁閉してから、測定用タンクに蓄積されたプロセスガスが流路に流出するとき、遮断弁の弁閉直後は、断熱膨張の影響を受け、流路の途中で圧力センサが測定するガス圧の圧力降下率が、圧力降下開始当初では一定にならない（図４の従来例を参照）。したがって、圧力降下率が略一定になるまでガス流量検定ができず、待ち時間が生じるという問題があった。
この点、特許文献２の技術では、既知体積部（「測定用タンク」に相当）の内外周に蓄熱部を備え、蓄熱部から熱伝導を行うことによって、断熱膨張の影響を回避する工夫がなされている。
しかしながら、既知体積部の内外周に蓄熱部を備えれば、蓄熱部の分、装置全体が大きくなり、装置コストも増加するので好ましくない。また、蓄熱部を既知体積部の内周に設けると、蓄熱部にプロセスガスが残留し、新しいプロセスガスに交換したとき、蓄熱部に残留した旧いガスと混合する不具合がある。また、腐食性の高いガスを使用する場合には、蓄熱部自体の腐食の問題がある。
【０００９】
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、その目的は、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットを提供することにある。また、別の目的は、測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持して、効率的なガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のガス流量検定システムは、次のような構成を有している。
（１）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１１】
（２）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１２】
（３）（１）又は（２）に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記圧力調整弁は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するガス流量検定システムにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とする。
（５）（４）に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のガス流量検定ユニットは、次のような構成を有している。
（６）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
（７）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
（８）（６）又は（７）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とする。
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とする。
（１０）（９）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
次に、本発明に係るガス流量検定システムの作用及び効果について説明する。
（１）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするので、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００１７】
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下（圧力調整弁一次側圧力変動）、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００１８】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（１）の発明によれば、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システムを提供することができる。
【００１９】
（２）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするので、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２０】
具体的には、各プロセスガスラインに備える圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、各プロセスガスラインにおける流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、各プロセスガスラインにおいて、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００２１】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（２）の発明によれば、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システムを提供することができる。
【００２２】
（３）（１）又は（２）に記載するガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁又はその下流側に、圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、圧力調整弁は、第１圧力センサからの第１圧力信号と第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力を一定に維持することができる。
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減できる
が、圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
【００２３】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するガス流量検定システムにおいて、測定用タンクは、第１圧力センサと圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサが測定用タンク内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク内のガスは、第１圧力センサの流路を経由することなく、圧力調整弁の一次側流路に流出させることができる。そのため、第１圧力センサは、測定用タンク内のガスが圧力調整弁の一次側流路に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることなく、測定用タンク内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサの流路を経由しないで圧力調整弁の一次側流路に流出するので、第１圧力センサの計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサが計測する測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる。
【００２４】
（５）（４）に記載するガス流量検定システムにおいて、マニホールドの下端には、測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするので、蓋部材の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定タンク内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク内のガス温度を一定に維持できる。
よって、ガスの流量に応じて測定用タンク内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【００２５】
また、本発明に係るガス流量検定ユニットの作用及び効果について説明する。
（６）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするので、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２６】
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えるので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定ユニットの測定精度が向上する。
【００２７】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、圧力調整弁の二次側圧力に相当する流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（６）の発明によれば、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定ユニットを提供することができる。
【００２８】
（７）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするので、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２９】
具体的には、各プロセスガスラインに備える圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、各プロセスガスラインにおける流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、各プロセスガスラインにおいて、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定ユニットの測定精度が向上する。
【００３０】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、圧力調整弁の二次側圧力に相当する流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（７）の発明によれば、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定ユニットを提供することができる。
【００３１】
（８）（６）又は（７）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁又はその下流側に、圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、制御手段は、第１圧力センサからの第１圧力信号と第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力を一定に維持することができる。
具体的には、圧力調整弁の制御手段は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、ガス供給源のガス圧が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減できるが、さらに、圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、制御部にて両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
【００３２】
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、測定用タンクは、第１圧力センサと圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサが測定用タンク内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク内のガスは、第１圧力センサの流路を経由することなく、圧力調整弁の一次側流路に流出させることができる。そのため、第１圧力センサは、測定用タンク内のガスが圧力調整弁の一次側流路に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることなく、測定用タンク内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサの流路を経由しないで圧力調整弁の一次側流路に流出するので、第１圧力センサの計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサが計測する測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる。
【００３３】
（１０）（９）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、マニホールドの下端には、測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするので、蓋部材の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定タンク内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク内のガス温度を一定に維持できる。
よって、ガスの流量に応じて測定用タンク内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第１の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図２】図１に示すガス回路における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品の構造図である。
【図３】ガス流量検定時における圧力線図である。
【図４】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットと従来例における測定用タンク内の圧力降下率を示す図である。
【図５】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットにおける繰り返し再現性を示す図である。
【図６】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第２の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図７】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第３の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図８】図１に示すガス流量検定システムにバイパスラインを設けたガス回路図（主要部）である。
【図９】従来のガス流量検定システムにおける圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、はじめに第１の実施形態のガス回路と該ガス回路における共用ガスラインを構成する部品の構造を説明した上で、その動作及び作用効果を説明する。その後、第２及び第３の実施形態における相違点を説明し、その動作及び作用効果を説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
はじめに、第１の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図１に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第１の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図１に示すように、ガス流量検定システム１００は、共用ガスライン１とプロセスガスライン２とを備えている。共用ガスライン１は、ガス流量検定ユニットに相当する。
共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１は、共用ガス供給源からのガスを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のプロセスチャンバに供給するため、後述する流量制御機器（マスフローコントローラ等）を含むプロセスガスライン２の上流側に設けられるガスラインである。共用ガスには、例えば、窒素ガスが使用される。供給されるガスのガス圧は、０．４〜０．５ＭＰａ程度である。
【００３７】
図１に示すように、共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１には、共用ガス入力ポート１１と、共用遮断弁１２と、測定用タンク１３と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５と、共用ガス出力ポート３３とが順次接続されている。共用ガス入力ポート１１は、図示しない共用ガス供給源からのガスを入力する端子である。共用遮断弁１２は、共用ガス入力ポート１１からのガスを下流側に供給又は停止するエアオペレイトバルブである。測定用タンク１３は、ガスを一定量貯留する容器である。測定用タンク１３の容積は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量によって最適な容積を選定するが、例えば、５０〜６０ｃｃ程度である。ガス流量検定時には、測定用タンク１３の容器内に貯留したガスが流出してガス圧が降下する。第１圧力センサ１４１は、測定用タンク１３の容器内に貯留したガスの圧力降下を計測する圧力計である。圧力計は、高圧のガスに対応し得るひずみゲージ式圧力計を用いている。圧力調整弁１５は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）に供給するガスのガス圧を一定に維持するための制御弁である。圧力調整弁１５は、二次側圧力の変動を低減するために、二次側圧力をフィードバック制御している。フィードバック制御する方式には、圧力調整弁１５の圧力制御室に帰還流路を設けて機械的にフィードバックする方式と、二次側圧力信号を電気的にフィードバックする方式とがあるが、第１の実施形態では、機械的にフィードバックする方式を採用している。圧力調整弁１５の設定圧は、共用ガス供給源から供給されるガスのガス圧より低く設定する。共用ガス供給源から供給されるガスのガス圧が、０．４〜０．５ＭＰａ程度であるので、圧力調整弁１５の設定圧は、０．２ＭＰａ程度である。共用ガス出力ポート３３は、圧力調整弁１５からのガスを後述するプロセスガスライン２に出力する端子である。
【００３８】
図１に示すように、プロセスガスライン２は、図示しない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のプロセスチャンバ毎にプロセスガスを供給するため、並列に配置される複数のガスラインＡ、Ｂ、Ｃで構成されている。プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃは、共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１から分岐接続されている。具体的には、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃは、共用ガス出力ポート３３と分岐配管３４を介した後に分岐接続されている。各分岐接続部には、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃと連結遮断弁３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃとが配設されている。各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃには、上流側からプロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと、第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃと、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとが接続されている。各分岐接続部は、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間に連結している。
【００３９】
逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃからプロセスガスを逆流させないための弁である。連結遮断弁３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、共用ガスライン１からのガスを各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに供給又は遮断するエアオペレイトバルブである。プロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、図示しないプロセスガス供給源からのガスを入力する端子である。プロセスガスには、例えば、シラン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガスやホスフィン等の可燃性ガス等が使用される。供給されるプロセスガスのガス圧は、０．４〜０．５ＭＰａ程度である。第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに流れるプロセスガスを供給又は停止するエアオペレイトバルブである。流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、例えば、マスフローコントローラであって、マスフローメータとコントロールバルブを組み合わせてフィードバック制御を行い、流量制御を可能にしたものである。したがって、所定の値に設定したガス流量を、安定して排出することができる。流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出するガスは、供給配管２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介してそれぞれのプロセスチャンバに供給される。
なお、分岐配管３４には、排出弁３５と排出端子３６が接続され、不要なガスを外部に排出できる。
【００４０】
＜共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品構造＞
次に、第１の実施形態における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１を構成する部品構造について説明する。図２に、図１に示すガス回路における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品の構造図を示す。
図２に示すように、図面左から順に、共用遮断弁１２と、第１圧力センサ１４１と、温度計１８と、圧力調整弁１５とが、マニホールド１７の上端に載置されている。マニホールド１７は、略矩形状をなして内部に測定用タンク１３が穿設されている。測定用タンク１３は、矩形断面に形成されている。矩形断面上端の内壁には、共用遮断弁１２の二次側流路１２５に連通する流路１７２と、第１圧力センサ１４１に連通する流路１７３、１７４と、圧力調整弁１５の一次側流路１５３に連通する流路１７５とが、それぞれ別々に離間して面直に穿設されている。第１圧力センサ１４１と圧力調整弁１５との間にあって、測定用タンク１３の矩形断面上端の内壁から、温度計１８のセンサ部１８１が、下方に突出している。マニホールド１７の下端には、測定用タンク１３を封止する板状の蓋部材１３２が固着されている。マニホールド１７の図面左端には、下端に設けた共用ガス入力ポート１１と共用遮断弁１２の一次側流路１２３とを連通する流路１７１が形成されている。マニホールド１７の図面右端には、下端に設けた出力ポート３３と圧力調整弁１５の二次側流路１５９とを連通する流路１７６が形成されている。
【００４１】
共用遮断弁１２は、駆動部１２１と本体部１２２とを備え、エアー操作による駆動部がダイアフラム１２４を上下させて、共用ガスを供給、停止する。
第１圧力センサ１４１は、図示しないセンサ部に連通する流路１７３、１７４から、直接に測定用タンク１３内の共用ガスのガス圧を計測している。
温度計１８は、測定用タンク内の共用ガスの温度を測定する。センサ部１８１が、測定用タンク１３の矩形断面上端の内壁から下方に突出しているので、測定用タンク内の共用ガスの温度を、より正確に測定することができる。測定用タンク内の共用ガスの温度を測定することによって、ガス流量検定時の共用ガスの温度変化を確認し、流量の算出に反映させることができる。
圧力調整弁１５は、調整機構部１５１とボディ部１５０とを備え、圧力調整弁１５の設定圧力は、調整機構部１５１の図示しない調整機構によって調整される。調整機構は、図示しない調整スプリングの付勢力を調整してダイアフラム１５４を上下させる。ダイアフラム１５４は、圧力制御室１５５の上端に覆設されている。圧力制御室１５５には、下方からポペット弁体１５６の突出部が突出して、ダイアフラム１５４と当接、離間している。ポペット弁体１５６は、一次側流路１５３と連通する弁室１５８に収容され、圧縮スプリング１５７によって上方に付勢されている。圧力制御室１５５の下端には、二次側流路１５９と連通する帰還流路１５２が穿設されている。したがって、圧力制御室１５５には、帰還流路１５２を経由して圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバックしている。
【００４２】
＜動作説明＞
次に、第１の実施形態におけるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの動作を、図１、図２及び図３に基づいて説明する。図３に、ガス流量検定時における測定用タンク内の圧力線図を示す。
図１に示すガス回路において、共用ガス供給源から、例えば０．５ＭＰａの窒素ガスを共用ガス入力ポート１１に供給する。圧力調整弁１５の二次側圧力を、例えば０．２ＭＰａに設定する。その後、共用遮断弁１２を弁開するとともに、流量検定を行う対象である、例えばガスラインＡの第２ライン遮断弁２３Ａ及びガスラインＡへの分岐接続部の連結遮断弁３２Ａを弁開する。このとき、ガスラインＡの第１ライン遮断弁２２Ａ及び他のガスラインＢ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ｂ、２２Ｃ、第２ライン遮断弁２３Ｂ、２３Ｃ、連結遮断弁３２Ｂ、３２Ｃは弁閉している。また、排出弁３５も弁閉している。
共用ガスは、共用遮断弁１２を通過して、圧力調整弁１５にてガス圧力が０．５ＭＰａから０．２ＭＰａに減圧される。したがって、流量制御機器２４Ａの一次側圧力も０．２ＭＰａとなり、流量制御機器２４Ａで設定された流量がガスラインＡに流れ、供給配管２５Ａを経由して所定のプロセスチャンバに供給される。
流量制御機器２４Ａから排出される共用ガスの流量が一定に安定したら、共用遮断弁１２を弁閉する。共用遮断弁１２を弁閉すると、共用ガス供給源からのガスの供給が遮断されるので、測定用タンク１３内に貯留されたガスが、共用ガスライン１に放出され、分岐接続部を経由してガスラインＡに流れ、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出される。
【００４３】
図３に示すように、測定用タンク１３内のガス圧は、共用遮断弁１２の弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１がガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１が、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３内のガス圧が、圧力調整弁１５の二次側圧力より高いことを必要とする。測定用タンク１３内のガス圧が、圧力調整弁１５の二次側圧力より低下すると、測定用タンク１３内のガス圧と共に圧力調整弁１５の二次側圧力も一緒に低下してしまうからである。
【００４４】
次に、測定用タンク１３内の測定開始点のガス圧と、測定終了点のガス圧との差ΔＰと、測定開始点から測定終了点までの時間Δｔとを求める。ΔＰ／Δｔは、ガス流量に比例するので、比例係数を乗算して、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出されるガス流量を算出する。算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以内であれば流量検定結果は合格となる。この流量検定は、数回繰り返して、再現性を確認してもよい。
【００４５】
図５に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットにおける繰り返し再現性を示す。図５に示すように、ガス流量を１０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍの３段階に変化させて、複数回繰り返してガス流量検定を行い、算出したガス流量のバラつきを測定した。バラつきの小さい方が、再現性が良いことになる。ガス流量が少ない時（例えば、１０ｓｃｃｍ）の方が、バラつきが大きいが、本発明のガス流量検定システムでは、従来例に比較して、バラつきは半分以下となっている。
なお、算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以上であれば、流量制御機器２４Ａの設定値を校正するか、若しくは、流量制御機器２４Ａの故障として交換してもよい。また、他のガスラインＢ、Ｃについても、同様にガス流量検定を行うことができる。
【００４６】
図３に示すように、圧力調整弁１５の二次側圧力は、一定に維持されている必要がある。しかし、前述したように、例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁１５と流量制御機器２４Ａ等間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５の二次側圧力も変化する。なお、圧力調整弁１５の二次側圧力は、測定用タンク１３の圧力降下によっても変化する。
そのため、第１の実施形態では、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御することによって、一定に維持している。
そのフィードバック制御方法を、図２に基づいて説明する。例えば、圧力調整弁１５の二次側圧力が設定圧力より低い場合には、圧力制御室１５５の圧力が設定圧力より低くなり、ダイアフラム１５４が下方に変形されてポペット弁体１５６を押し下げる。これにより、弁室１５８における弁開度が開くので、弁室１５８から圧力制御室１５５に流入するガスが増加して、圧力制御室１５５の圧力が上昇する。圧力制御室１５５の圧力が上昇することによって、帰還流路１５２を介して圧力調整弁１５の二次側圧力が上昇する。
このように、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御することによって、圧力調整弁１５の二次側圧力が常に一定に維持される。その結果、再現性が高く、誤差の少ない流量検定を可能としている。
【００４７】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態のガス流量検定システム１００及びガス流量検定ユニット１によれば、圧力調整弁１５の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから供給するガス流量を高精度に検定できる。
具体的には、圧力調整弁１５は、該圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁１５の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁１５の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力でもあるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量と測定用タンク１３からの流出量が安定する。その結果、測定用タンク１３の圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システム１００及びガス流量検定ユニット１の測定精度が向上する。
【００４８】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁１５と流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンク１３の圧力低下から算出するガス流量と、現実
に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
【００４９】
また、本実施形態によれば、測定用タンク１３は、共用遮断弁１２と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを上端に載置するマニホールド１７内に設け、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを接続する各流路１７３、１７４、１７５が測定用タンク１３の内壁１３１にそれぞれ別々に連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサ１４１が測定用タンク１３内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを接続する各流路１７３、１７４、１７５が測定用タンク１３の内壁１３１にそれぞれ別々の箇所で離間して連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク１３内のプロセスガスは、第１圧力センサ１４１の流路１７３、１７４を経由することなく、流路１７５を介して圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出させることができる。そのため、第１圧力センサ１４１は、測定用タンク１３内のガスが流路１７５及び圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることがない。その結果、測定用タンク１３内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
【００５０】
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサ１４１の流路１７３、１７４を経由しないで圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出するので、第１圧力センサ１４１の計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサ１４１が計測する測定用タンク１３内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク１３内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる（図４参照）。
【００５１】
また、本実施形態によれば、マニホールド１７の下端には、測定用タンク１３下端を封止する蓋部材１３２を設けたことを特徴とするので、蓋部材１３２の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材１３２を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定用タンク１３内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク１３内のガス温度を一定に維持することができる。
よって、ガスの流量に応じて、測定用タンク１３内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
次に、第２の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図６に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第２の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図６に示すように、本実施形態の特徴は、プロセスガスライン２０における各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間に、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとを備え、かつ、共用ガスライン１０には、共用遮断弁１２を備えることである。その他の回路構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の箇所には、同様の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００５３】
図６に示すように、ガス流量検定システム１０１は、共用ガスライン１０とプロセスガスライン２０とを備えている。
共用ガスライン１０には、共用ガス入力ポート１１と共用遮断弁１２とが順次接続されている。
プロセスガスライン２０における各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃには、それぞれ第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間には、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されている。
ガス流量検定ユニットは、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されたガス回路が相当する。したがって、ガス流量検定ユニットは、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に配設されている。
【００５４】
ガス流量検定ユニットが各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に設けられるので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに供給されるプロセスガスによってガス流量検定を行う。そのため、各プロセスガスの種類、ガス圧、ガス流量等に応じて、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃや圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの仕様を各ガスライン毎に変更してもよい。
共用ガスライン１０からのガス（例えば、窒素ガス）は、ガス流量検定には関与しない。したがって、共用遮断弁１２は、常時、弁閉されていて、例えば、定期点検の場合等のように各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにパージガスを流すときに弁開する。
【００５５】
＜動作説明＞
次に、第２の実施形態におけるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの動作を、図６に基づいて説明する。
図６に示すガス回路において、プロセスガス供給源から、例えば０．５ＭＰａのプロセスガスをプロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに供給する。圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力を、例えば０．２ＭＰａに設定する。その後、ガス流量検定を行う対象である、例えばガスラインＡの第１ライン遮断弁２２Ａ及び第２遮断弁２３Ａを弁開する。このとき、共用ガスライン１０の共用遮断弁１２、連結遮断弁３２Ａ及び他のガスラインＢ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ｂ、２２Ｃ、第２ライン遮断弁２３Ｂ、２３Ｃ、連結遮断弁３２Ｂ、３２Ｃは弁閉している。また、排出弁３５も弁閉している。
ガスラインＡのプロセスガスは、第１ライン遮断弁２２Ａを通過して、圧力調整弁１５Ａにてガス圧力が０．５ＭＰａから０．２ＭＰａに減圧される。したがって、流量制御機器２４Ａの一次側圧力も０．２ＭＰａとなり、流量制御機器２４Ａで設定された流量がガスラインＡに流れ、供給配管２５Ａを経由して所定のプロセスチャンバに供給される。
流量制御機器２４Ａから排出されるプロセスガスの流量が一定に安定したら、第１ライン遮断弁２２Ａを弁閉する。第１ライン遮断弁２２Ａを弁閉すると、プロセスガス供給源からのガスの供給が遮断されるので、測定用タンク１３Ａ内に貯留されたガスが、ガスラインＡに放出され流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出される。
【００５６】
第１の実施形態の場合と同様に、測定用タンク１３Ａ内のガス圧は、第１ライン遮断弁２２Ａの弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１Ａがガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１Ａが、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高いことを必要とする。測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より低下すると、測定用タンク１３Ａ内のガス圧と共に圧力調整弁１５Ａの二次側圧力も一緒に低下してしまうからである。
【００５７】
次に、第１の実施形態の場合と同様に、測定用タンク１３Ａ内の測定開始点のガス圧と、測定終了点のガス圧との差ΔＰと、測定開始点から測定終了点までの時間Δｔとを求
める。ΔＰ／Δｔは、ガス流量に比例するので、比例係数を乗算して、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出されるガス流量を算出する。算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以内であれば流量検定結果は合格となる。この流量検定は、数回繰り返して、再現性を確認してもよい。
なお、ガス流量検定は、他のガスラインＢ、Ｃでも同様に行うことができる。
【００５８】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、第２の実施形態のガス流量検定システム１０１及びガス流量検定ユニットによれば、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおける圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出するガス流量を高精度に検定できる。
具体的には、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに備える圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、該圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力でもあるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力が安定化する。そのため、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおける流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量と測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃからの流出量が安定する。その結果、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおいて、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００５９】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
【００６０】
また、本実施形態によれば、ガス流量検定ユニットを構成する、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されたガス回路が各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に配設されているので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにプロセスガスを供給しながら、ガス流量検定を行うことができる。
例えば、ガスラインＡにおいて、第１ライン遮断弁２２Ａを遮断すると、測定用タンク１３Ａ内のガス圧は、第１ライン遮断弁２２Ａの弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１Ａがガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１Ａが、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高いので、流量制御機器２４Ａからは所定の流量が維持されている。また、測定終了後直ちに、第１ライン遮断弁２２Ａを開放することによって、測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高い状態で、プロセスガス供給源からのガスが供給される。したがって、流量制御機器２４Ａの流量変動が生じない。その結果、ガスラインＡにプロセスガスを供給しながら、ガス流量検定を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとを各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に備えているので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃと共用ガスライン１０との分岐接続部に設けられる逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作の影響を受けることはない。
【００６２】
（第３の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
次に、第３の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図７に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第３の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図７に示すように、本実施形態の特徴は、圧力調整弁１６又はその下流側に、圧力調整弁１６の二次側圧力を計測する第２圧力センサ１４２を備え、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を有することである。その他の回路構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の箇所には、同様の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００６３】
図７に示すように、ガス流量検定システム１０２は、共用ガスライン３とプロセスガスライン２とを備えている。共用ガスライン３は、ガス流量検定ユニットに相当する。
共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）３には、共用ガス入力ポート１１と、共用遮断弁１２と、測定用タンク１３と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１６と、第２圧力センサ１４２と、出力ポート３３とが順次接続されている。また、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を備えている。また、圧力調整弁１６は、図示しない圧力制御室の圧力を制御する図示しないパイロット弁を有し、該パイロット弁を駆動する駆動部１６１を備えている。そして、制御部１９からの電気信号によって、駆動部１６１のアクチュエータを操作し、パイロット弁を上下させる。パイロット弁を上下させることによって、圧力調整弁１６の二次側圧力をフィードバック制御させている。
【００６４】
なお、制御部１９には、図示しない圧力信号入力装置を接続することができ、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号及び第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号に替えて、外部から圧力信号を入力することができる。外部から圧力信号を入力することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作回避のために、逆止弁封止を行うことができる。その具体的方法は、後述する。
【００６５】
＜動作説明＞
次に、第３の実施形態の特徴である制御部１９からの電気信号による圧力調整弁１６の二次側圧力のフィードバック制御について説明する。
制御部１９には、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号とが入力されている。例えば、圧力調整弁１６の二次側圧力が低下すると、第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号が低下する。第２圧力信号が低下すると、第１圧力信号と第２圧力信号との圧力信号差が拡大する。そのため、制御部１９は、圧力調整弁１６の図示しないパイロット弁を操作させるための電気信号を駆動部１６１に出力する。駆動部１６１は、制御部１９からの電気信号によって、駆動部１６１のアクチュエータが作動し、パイロット弁を下降させる。パイロット弁が下降すると、第１の実施形態の圧力調整弁１５と同様に、ダイアフラムが下方に変形されてポペット弁体を押し下げる。これにより、弁室との弁開度が開くので、弁室から圧力制御室に流入するプロセスガスが増加して、圧力制御室の圧力が上昇する。圧力制御室の圧力が上昇することによって、帰還流路を介して圧力調整弁１６の二次側圧力が上昇する。
第３の実施形態では、圧力信号に基づき、電気信号によって直接パイロット弁を上下させて圧力制御室のダイアフラムを操作する点が、第１の実施形態と相違する。これによって、より迅速かつ精度良く圧力調整弁１６の二次側圧力のフィードバック制御が可能となる。
【００６６】
さらに、制御部１９の制御機能を活用することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃについて、以下に説明する逆止弁封止を行うことができる。
本来、逆止弁は、ガスの逆流を防止するため、上流側のガスを下流側に流すときにのみ、弁が開く構造となっている。しかし、ガス流量検定時に逆止弁が完全に閉じていないことがある。逆止弁が完全に閉じていないと、ガスが逆流して容積変動が起きる。このような逆流は、毎回生じるわけではないが、ガス流量検定時に逆流が起きると、正確な流量検定ができず問題になる。
【００６７】
この対策として、共用ガス供給源１１からプロセスガスライン２を結ぶバイパスライン４を設けることを考えることもできる（例えば、図８を参照）。図８に、図１に示すガス流量検定システムにバイパスラインを設けたガス回路図（主要部）１０３を示す。
このバイパスライン４を用いた逆止弁の誤動作回避の方法を、簡単に説明する。
まず、図８に示すように、ガス流量検定を行う前にバイパスライン４の遮断弁４１を弁開してガス供給源のガス圧（例えば、０．５ＭＰａ）を逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。その後に、バイパスライン４のバイパス遮断弁４１を弁閉し、ガス排出ラインの排出弁３５を弁開して、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側に溜まったガスを排出する。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの二次側圧力を共用ガス供給源のガス圧（例えば、０．５ＭＰａ）に維持したまま、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側圧力を圧力調整弁１５の二次側圧力（例えば、０．２ＭＰａ）に減圧できる。逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側圧力を減圧することによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを確実に封止させることができる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作を回避できる。
しかしながら、上述のバイパスライン４はプロセスガスの供給に直接寄与するものではなく、本来、避けたいものである。
【００６８】
本実施形態によれば、制御部１９の制御機能を活用することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃについて、逆止弁封止を行うことができるので、その動作方法を説明する。
制御部１９には、外部から圧力信号を入力する図示しない圧力信号入力装置を接続する。圧力信号入力装置にて、制御部１９の第２圧力信号を、例えば、０．５ＭＰａに設定し、０．５ＭＰａのガス圧を各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃの逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。その後に、ガス排出ラインの遮断弁３５を弁開して、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側に溜まったガスを排出する。その上で、圧力信号入力装置にて、制御部１９の第２圧力信号を、例えば、０．２ＭＰａに設定し、０．２ＭＰａのガス圧を逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの下流側圧力を０．５ＭＰａに維持したまま、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側圧力を０．２ＭＰａに減圧する。逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側圧力を減圧することによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを確実に封止させることができる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作を確実に回避できる。
【００６９】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態のガス流量検定システム１０２及びガス流量検定ユニット３によれば、圧力調整弁１６又はその下流側に、圧力調整弁１６の二次側圧力を計測する第２圧力センサ１４２を備え、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を有することを特徴とするので、圧力調整弁１６の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁１６の二次側圧力を一定に維持することができる。
【００７０】
具体的には、圧力調整弁１６は、該圧力調整弁１６の二次側圧力をフィードバック制御するので、共用ガス供給源のガス圧が変動しても、圧力調整弁１６の二次側圧力の変動を低減できるが、圧力調整弁１６の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁１６の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
また、制御部１９の圧力制御機能を活用すると、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作回避のために、バイパスラインを設ける必要がない。そのため、ガス流量検定システム１０２及びガス流量検定ユニット３の回路構成を簡素化できる効果を奏することもできる。
【００７１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
上述した第１の実施形態では、測定用タンク１３をマニホールド１７内に設け、タンク断面を矩形状としたが、必ずしも矩形状に限らない。例えば、凹凸を有する多角形の断面とすることもできる。凹凸を有する多角形の断面とすることによって、タンク内のガス接触面積を増大させて、プロセスガスとの熱交換を迅速に行い、ガス流量検定に使用できる圧力降下範囲を拡大させることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば半導体製造装置におけるプロセスガス等のガス供給システムに使用する流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量を検定するガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットとして利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１、３、１０ 共用ガスライン、ガス流量検定ユニット
２、２０ プロセスガスライン
４ バイパスライン
１１ 共用ガス入力ポート
１２ 共用遮断弁
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 測定用タンク
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 圧力調整弁
１６ 圧力調整弁
１７ マニホールド
１８ 温度計
１９ 制御部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ プロセスガス入力ポート
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 第１ライン遮断弁
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 第２ライン遮断弁
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 流量制御機器
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ 供給配管
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 逆止弁
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 連結遮断弁
３３ 共用ガス出力ポート
３４ 分岐配管
３５ 排出弁
４１ バイパス遮断弁
１００、１０１、１０２ ガス流量検定システム
１４１ 第１圧力センサ
１４２ 第２圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置におけるプロセスガス等のガス供給システムに使用する流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量を検定するガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットに関する。
【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、例えばシラン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガスやホスフィン等の可燃性ガス等を使用する。これらのガス流量は、プロセスの良否に直接影響するので、その流量を厳格に管理しなければならない。特に、近年の半導体基板の積層化、微細化に伴い、プロセスガス供給系における信頼性向上の要求が、従来以上に高まっている。
そこで、例えば、特許文献１及び特許文献２に、半導体製造プロセスにおける供給ガスの流量制御技術が開示されている。
特許文献１の技術は、フローモードと非フローモードを交互に作動させ、バッチ的にマスフローコントローラを流れるガス流量を指定流量に調節するため、マスフローコントローラの上流側に遮断弁と基準キャパシティ（測定用タンクに相当）と圧力センサと圧力調整弁と遮断弁とを直列配置したフローラインを設け、基準キャパシティの圧力低下から実流量を決定してマスフローコントローラの設定値を調節する技術である。
【０００３】
また、特許文献２の技術は、プロセスガスの流量を正確に算出するため、マスフローコントローラの上流側に遮断弁と蓄熱部を備える既知体積部（測定用タンクに相当）と圧力センサと可変式圧力調整弁とを直列配置し、既知体積部の圧力低下から実流量を算出して指定流量と差異がある場合に可変式圧力調整弁を校正する技術である。そして、既知体積部内の圧力低下を時間関数として測定するとき、ガス温度を一定に維持するために蓄熱部から熱伝導を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５２９２１８号公報
【特許文献２】特表２００８−５０４６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載された技術には、次のような問題があった。
特許文献１、２の技術では、マスフローコントローラの一次側圧力変動が大きいと、マスフローコントローラの流量とタンクから流出する流量とが共に変動する。また、マスフローコントローラの一次側圧力変動が小さいと、マスフローコントローラの流量は変動しないが、タンクから流出する流量が変動する。そのため、マスフローコントローラの一次側圧力を一定にするため、マスフローコントローラの一次側に圧力調整弁を配置している。圧力調整弁を配置することによって、マスフローコントローラの流量変動を抑える効果は有している。
【０００６】
ところが、マスフローコントローラの一次側圧力に相当する圧力調整弁とマスフローコントローラ間の圧力は、圧力調整弁とマスフローコントローラ間の容積（「圧力調整弁二次側容積」とも言う。以下同じ）の影響を受けて変動することを、本発明者は発見した。図９は、本発明者の実験結果のグラフである。図９（ａ）（ｂ）に示すように、ガス流量を５０ｓｃｃｍとして、圧力調整弁二次側容積が２０ｃｃのときと、１５０ｃｃのときとで、圧力調整弁とマスフローコントローラ間の圧力（「圧力調整弁二次側圧力」とも言う。以下同じ）を比較すると、圧力調整弁二次側容積が２０ｃｃのときより、１５０ｃｃのときの方が、圧力調整弁二次側圧力が高くなっている。
したがって、例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁とマスフローコントローラ間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化するので、マスフローコントローラの一次側圧力の圧力変動に影響し、結果としてガス流量検定精度が低下する問題があった。
【０００７】
また、ガス供給源から供給されるガス流量が変動しても、圧力調整弁二次側圧力は変動することを、本発明者は発見した。図９（ｂ）（ｃ）に示すように、圧力調整弁二次側容積を１５０ｃｃとして、ガス流量が５０ｓｃｃｍのときと、１０ｓｃｃｍのときとで、圧力調整弁二次側圧力を比較すると、ガス流量が５０ｓｃｃｍのときより、１０ｓｃｃｍのときの方が、圧力調整弁二次側圧力が低下している。
したがって、例えば、半導体製造装置の稼働状況が変動してガス供給源から供給されるガス流量が変動しても、マスフローコントローラの一次側圧力の圧力変動に影響し、結果としてガス流量検定精度が低下する問題があった。
【０００８】
また、特許文献１、２の技術では、上流側の遮断弁と、基準キャパシティ又は既知体積部（いずれも「測定用タンク」に相当）と、圧力センサと、圧力調整弁とを流路によって直列的に接続している。上流側の遮断弁を弁閉してから、測定用タンクに蓄積されたプロセスガスが流路に流出するとき、遮断弁の弁閉直後は、断熱膨張の影響を受け、流路の途中で圧力センサが測定するガス圧の圧力降下率が、圧力降下開始当初では一定にならない（図４の従来例を参照）。したがって、圧力降下率が略一定になるまでガス流量検定ができず、待ち時間が生じるという問題があった。
この点、特許文献２の技術では、既知体積部（「測定用タンク」に相当）の内外周に蓄熱部を備え、蓄熱部から熱伝導を行うことによって、断熱膨張の影響を回避する工夫がなされている。
しかしながら、既知体積部の内外周に蓄熱部を備えれば、蓄熱部の分、装置全体が大きくなり、装置コストも増加するので好ましくない。また、蓄熱部を既知体積部の内周に設けると、蓄熱部にプロセスガスが残留し、新しいプロセスガスに交換したとき、蓄熱部に残留した旧いガスと混合する不具合がある。また、腐食性の高いガスを使用する場合には、蓄熱部自体の腐食の問題がある。
【０００９】
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、その目的は、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットを提供することにある。また、別の目的は、測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持して、効率的なガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のガス流量検定システムは、次のような構成を有している。
（１）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１１】
（２）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１２】
（３）（１）又は（２）に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記圧力調整弁は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するガス流量検定システムにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とする。
（５）（４）に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のガス流量検定ユニットは、次のような構成を有している。
（６）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
（７）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
（８）（６）又は（７）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とする。
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とする。
（１０）（９）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
次に、本発明に係るガス流量検定システムの作用及び効果について説明する。
（１）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするので、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００１７】
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下（圧力調整弁一次側圧力変動）、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００１８】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（１）の発明によれば、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システムを提供することができる。
【００１９】
（２）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするので、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２０】
具体的には、各プロセスガスラインに備える圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、各プロセスガスラインにおける流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、各プロセスガスラインにおいて、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００２１】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（２）の発明によれば、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定システムを提供することができる。
【００２２】
（３）（１）又は（２）に記載するガス流量検定システムにおいて、圧力調整弁又はその下流側に、圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、圧力調整弁は、第１圧力センサからの第１圧力信号と第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力を一定に維持することができる。
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減できる
が、圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
【００２３】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するガス流量検定システムにおいて、測定用タンクは、第１圧力センサと圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサが測定用タンク内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク内のガスは、第１圧力センサの流路を経由することなく、圧力調整弁の一次側流路に流出させることができる。そのため、第１圧力センサは、測定用タンク内のガスが圧力調整弁の一次側流路に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることなく、測定用タンク内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサの流路を経由しないで圧力調整弁の一次側流路に流出するので、第１圧力センサの計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサが計測する測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる。
【００２４】
（５）（４）に記載するガス流量検定システムにおいて、マニホールドの下端には、測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするので、蓋部材の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定タンク内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク内のガス温度を一定に維持できる。
よって、ガスの流量に応じて測定用タンク内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【００２５】
また、本発明に係るガス流量検定ユニットの作用及び効果について説明する。
（６）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするので、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２６】
具体的には、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えるので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定ユニットの測定精度が向上する。
【００２７】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、圧力調整弁の二次側圧力に相当する流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（６）の発明によれば、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定ユニットを提供することができる。
【００２８】
（７）プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、第１ライン遮断弁及び共用遮断弁を弁閉したとき、測定用タンク内におけるガスの圧力降下を第１圧力センサによって測定することで流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするので、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できる。
【００２９】
具体的には、各プロセスガスラインに備える圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、測定用タンク内圧力降下、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の一次側圧力でもあるので、流量制御機器の一次側圧力が安定化する。そのため、各プロセスガスラインにおける流量制御機器から排出されるガス流量と測定用タンクからの流出量が安定する。その結果、各プロセスガスラインにおいて、測定用タンクの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定ユニットの測定精度が向上する。
【００３０】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、圧力調整弁の二次側圧力に相当する流量制御機器の一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器から排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンクの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器から排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
よって、（７）の発明によれば、各プロセスガスラインにおける圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器から排出するガス流量を高精度に検定できるガス流量検定ユニットを提供することができる。
【００３１】
（８）（６）又は（７）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、圧力調整弁又はその下流側に、圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、制御手段は、第１圧力センサからの第１圧力信号と第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするので、圧力調整弁の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力を一定に維持することができる。
具体的には、圧力調整弁の制御手段は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御するので、ガス供給源のガス圧が変動しても、圧力調整弁の二次側圧力の変動を低減できるが、さらに、圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、制御部にて両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
【００３２】
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載するガス流量検定ユニットにおいて、測定用タンクは、第１圧力センサと圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサが測定用タンク内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサと圧力調整弁とを接続する各流路が測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク内のガスは、第１圧力センサの流路を経由することなく、圧力調整弁の一次側流路に流出させることができる。そのため、第１圧力センサは、測定用タンク内のガスが圧力調整弁の一次側流路に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることなく、測定用タンク内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサの流路を経由しないで圧力調整弁の一次側流路に流出するので、第１圧力センサの計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサが計測する測定用タンク内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる。
【００３３】
（１０）（９）に記載するガス流量検定ユニットにおいて、マニホールドの下端には、測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするので、蓋部材の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定タンク内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク内のガス温度を一定に維持できる。
よって、ガスの流量に応じて測定用タンク内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第１の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図２】図１に示すガス回路における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品の構造図である。
【図３】ガス流量検定時における圧力線図である。
【図４】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットと従来例における測定用タンク内の圧力降下率を示す図である。
【図５】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットにおける繰り返し再現性を示す図である。
【図６】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第２の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図７】本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第３の実施形態を構成するガス回路図（主要部）である。
【図８】図１に示すガス流量検定システムにバイパスラインを設けたガス回路図（主要部）である。
【図９】従来のガス流量検定システムにおける圧力調整弁の一次側圧力と二次側圧力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、はじめに第１の実施形態のガス回路と該ガス回路における共用ガスラインを構成する部品の構造を説明した上で、その動作及び作用効果を説明する。その後、第２及び第３の実施形態における相違点を説明し、その動作及び作用効果を説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
はじめに、第１の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図１に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第１の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図１に示すように、ガス流量検定システム１００は、共用ガスライン１とプロセスガスライン２とを備えている。共用ガスライン１は、ガス流量検定ユニットに相当する。
共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１は、共用ガス供給源からのガスを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のプロセスチャンバに供給するため、後述する流量制御機器（マスフローコントローラ等）を含むプロセスガスライン２の上流側に設けられるガスラインである。共用ガスには、例えば、窒素ガスが使用される。供給されるガスのガス圧は、０．４〜０．５ＭＰａ程度である。
【００３７】
図１に示すように、共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１には、共用ガス入力ポート１１と、共用遮断弁１２と、測定用タンク１３と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５と、共用ガス出力ポート３３とが順次接続されている。共用ガス入力ポート１１は、図示しない共用ガス供給源からのガスを入力する端子である。共用遮断弁１２は、共用ガス入力ポート１１からのガスを下流側に供給又は停止するエアオペレイトバルブである。測定用タンク１３は、ガスを一定量貯留する容器である。測定用タンク１３の容積は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量によって最適な容積を選定するが、例えば、５０〜６０ｃｃ程度である。ガス流量検定時には、測定用タンク１３の容器内に貯留したガスが流出してガス圧が降下する。第１圧力センサ１４１は、測定用タンク１３の容器内に貯留したガスの圧力降下を計測する圧力計である。圧力計は、高圧のガスに対応し得るひずみゲージ式圧力計を用いている。圧力調整弁１５は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）に供給するガスのガス圧を一定に維持するための制御弁である。圧力調整弁１５は、二次側圧力の変動を低減するために、二次側圧力をフィードバック制御している。フィードバック制御する方式には、圧力調整弁１５の圧力制御室に帰還流路を設けて機械的にフィードバックする方式と、二次側圧力信号を電気的にフィードバックする方式とがあるが、第１の実施形態では、機械的にフィードバックする方式を採用している。圧力調整弁１５の設定圧は、共用ガス供給源から供給されるガスのガス圧より低く設定する。共用ガス供給源から供給されるガスのガス圧が、０．４〜０．５ＭＰａ程度であるので、圧力調整弁１５の設定圧は、０．２ＭＰａ程度である。共用ガス出力ポート３３は、圧力調整弁１５からのガスを後述するプロセスガスライン２に出力する端子である。
【００３８】
図１に示すように、プロセスガスライン２は、図示しない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のプロセスチャンバ毎にプロセスガスを供給するため、並列に配置される複数のガスラインＡ、Ｂ、Ｃで構成されている。プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃは、共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１から分岐接続されている。具体的には、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃは、共用ガス出力ポート３３と分岐配管３４を介した後に分岐接続されている。各分岐接続部には、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃと連結遮断弁３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃとが配設されている。各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃには、上流側からプロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと、第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃと、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃとが接続されている。各分岐接続部は、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間に連結している。
【００３９】
逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃからプロセスガスを逆流させないための弁である。連結遮断弁３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、共用ガスライン１からのガスを各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに供給又は遮断するエアオペレイトバルブである。プロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、図示しないプロセスガス供給源からのガスを入力する端子である。プロセスガスには、例えば、シラン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガスやホスフィン等の可燃性ガス等が使用される。供給されるプロセスガスのガス圧は、０．４〜０．５ＭＰａ程度である。第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ及び第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃは、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに流れるプロセスガスを供給又は停止するエアオペレイトバルブである。流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃは、例えば、マスフローコントローラであって、マスフローメータとコントロールバルブを組み合わせてフィードバック制御を行い、流量制御を可能にしたものである。したがって、所定の値に設定したガス流量を、安定して排出することができる。流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出するガスは、供給配管２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介してそれぞれのプロセスチャンバに供給される。
なお、分岐配管３４には、排出弁３５と排出端子３６が接続され、不要なガスを外部に排出できる。
【００４０】
＜共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品構造＞
次に、第１の実施形態における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）１を構成する部品構造について説明する。図２に、図１に示すガス回路における共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）を構成する部品の構造図を示す。
図２に示すように、図面左から順に、共用遮断弁１２と、第１圧力センサ１４１と、温度計１８と、圧力調整弁１５とが、マニホールド１７の上端に載置されている。マニホールド１７は、略矩形状をなして内部に測定用タンク１３が穿設されている。測定用タンク１３は、矩形断面に形成されている。矩形断面上端の内壁には、共用遮断弁１２の二次側流路１２５に連通する流路１７２と、第１圧力センサ１４１に連通する流路１７３、１７４と、圧力調整弁１５の一次側流路１５３に連通する流路１７５とが、それぞれ別々に離間して面直に穿設されている。第１圧力センサ１４１と圧力調整弁１５との間にあって、測定用タンク１３の矩形断面上端の内壁から、温度計１８のセンサ部１８１が、下方に突出している。マニホールド１７の下端には、測定用タンク１３を封止する板状の蓋部材１３２が固着されている。マニホールド１７の図面左端には、下端に設けた共用ガス入力ポート１１と共用遮断弁１２の一次側流路１２３とを連通する流路１７１が形成されている。マニホールド１７の図面右端には、下端に設けた出力ポート３３と圧力調整弁１５の二次側流路１５９とを連通する流路１７６が形成されている。
【００４１】
共用遮断弁１２は、駆動部１２１と本体部１２２とを備え、エアー操作による駆動部がダイアフラム１２４を上下させて、共用ガスを供給、停止する。
第１圧力センサ１４１は、図示しないセンサ部に連通する流路１７３、１７４から、直接に測定用タンク１３内の共用ガスのガス圧を計測している。
温度計１８は、測定用タンク内の共用ガスの温度を測定する。センサ部１８１が、測定用タンク１３の矩形断面上端の内壁から下方に突出しているので、測定用タンク内の共用ガスの温度を、より正確に測定することができる。測定用タンク内の共用ガスの温度を測定することによって、ガス流量検定時の共用ガスの温度変化を確認し、流量の算出に反映させることができる。
圧力調整弁１５は、調整機構部１５１とボディ部１５０とを備え、圧力調整弁１５の設定圧力は、調整機構部１５１の図示しない調整機構によって調整される。調整機構は、図示しない調整スプリングの付勢力を調整してダイアフラム１５４を上下させる。ダイアフラム１５４は、圧力制御室１５５の上端に覆設されている。圧力制御室１５５には、下方からポペット弁体１５６の突出部が突出して、ダイアフラム１５４と当接、離間している。ポペット弁体１５６は、一次側流路１５３と連通する弁室１５８に収容され、圧縮スプリング１５７によって上方に付勢されている。圧力制御室１５５の下端には、二次側流路１５９と連通する帰還流路１５２が穿設されている。したがって、圧力制御室１５５には、帰還流路１５２を経由して圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバックしている。
【００４２】
＜動作説明＞
次に、第１の実施形態におけるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの動作を、図１、図２及び図３に基づいて説明する。図３に、ガス流量検定時における測定用タンク内の圧力線図を示す。
図１に示すガス回路において、共用ガス供給源から、例えば０．５ＭＰａの窒素ガスを共用ガス入力ポート１１に供給する。圧力調整弁１５の二次側圧力を、例えば０．２ＭＰａに設定する。その後、共用遮断弁１２を弁開するとともに、流量検定を行う対象である、例えばガスラインＡの第２ライン遮断弁２３Ａ及びガスラインＡへの分岐接続部の連結遮断弁３２Ａを弁開する。このとき、ガスラインＡの第１ライン遮断弁２２Ａ及び他のガスラインＢ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ｂ、２２Ｃ、第２ライン遮断弁２３Ｂ、２３Ｃ、連結遮断弁３２Ｂ、３２Ｃは弁閉している。また、排出弁３５も弁閉している。
共用ガスは、共用遮断弁１２を通過して、圧力調整弁１５にてガス圧力が０．５ＭＰａから０．２ＭＰａに減圧される。したがって、流量制御機器２４Ａの一次側圧力も０．２ＭＰａとなり、流量制御機器２４Ａで設定された流量がガスラインＡに流れ、供給配管２５Ａを経由して所定のプロセスチャンバに供給される。
流量制御機器２４Ａから排出される共用ガスの流量が一定に安定したら、共用遮断弁１２を弁閉する。共用遮断弁１２を弁閉すると、共用ガス供給源からのガスの供給が遮断されるので、測定用タンク１３内に貯留されたガスが、共用ガスライン１に放出され、分岐接続部を経由してガスラインＡに流れ、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出される。
【００４３】
図３に示すように、測定用タンク１３内のガス圧は、共用遮断弁１２の弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１がガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１が、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３内のガス圧が、圧力調整弁１５の二次側圧力より高いことを必要とする。測定用タンク１３内のガス圧が、圧力調整弁１５の二次側圧力より低下すると、測定用タンク１３内のガス圧と共に圧力調整弁１５の二次側圧力も一緒に低下してしまうからである。
【００４４】
次に、測定用タンク１３内の測定開始点のガス圧と、測定終了点のガス圧との差ΔＰと、測定開始点から測定終了点までの時間Δｔとを求める。ΔＰ／Δｔは、ガス流量に比例するので、比例係数を乗算して、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出されるガス流量を算出する。算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以内であれば流量検定結果は合格となる。この流量検定は、数回繰り返して、再現性を確認してもよい。
【００４５】
図５に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットにおける繰り返し再現性を示す。図５に示すように、ガス流量を１０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍの３段階に変化させて、複数回繰り返してガス流量検定を行い、算出したガス流量のバラつきを測定した。バラつきの小さい方が、再現性が良いことになる。ガス流量が少ない時（例えば、１０ｓｃｃｍ）の方が、バラつきが大きいが、本発明のガス流量検定システムでは、従来例に比較して、バラつきは半分以下となっている。
なお、算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以上であれば、流量制御機器２４Ａの設定値を校正するか、若しくは、流量制御機器２４Ａの故障として交換してもよい。また、他のガスラインＢ、Ｃについても、同様にガス流量検定を行うことができる。
【００４６】
図３に示すように、圧力調整弁１５の二次側圧力は、一定に維持されている必要がある。しかし、前述したように、例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁１５と流量制御機器２４Ａ等間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５の二次側圧力も変化する。なお、圧力調整弁１５の二次側圧力は、測定用タンク１３の圧力降下によっても変化する。
そのため、第１の実施形態では、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御することによって、一定に維持している。
そのフィードバック制御方法を、図２に基づいて説明する。例えば、圧力調整弁１５の二次側圧力が設定圧力より低い場合には、圧力制御室１５５の圧力が設定圧力より低くなり、ダイアフラム１５４が下方に変形されてポペット弁体１５６を押し下げる。これにより、弁室１５８における弁開度が開くので、弁室１５８から圧力制御室１５５に流入するガスが増加して、圧力制御室１５５の圧力が上昇する。圧力制御室１５５の圧力が上昇することによって、帰還流路１５２を介して圧力調整弁１５の二次側圧力が上昇する。
このように、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御することによって、圧力調整弁１５の二次側圧力が常に一定に維持される。その結果、再現性が高く、誤差の少ない流量検定を可能としている。
【００４７】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態のガス流量検定システム１００及びガス流量検定ユニット１によれば、圧力調整弁１５の二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから供給するガス流量を高精度に検定できる。
具体的には、圧力調整弁１５は、該圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、共用ガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、共用ガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁１５の二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁１５の二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力でもあるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力が安定化する。そのため、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量と測定用タンク１３からの流出量が安定する。その結果、測定用タンク１３の圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システム１００及びガス流量検定ユニット１の測定精度が向上する。
【００４８】
例えば、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁１５と流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ間の配管長さが変更されると、圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５の二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁１５の二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、ガス流量検定時に、測定用タンク１３の圧力低下から算出するガス流量と、現実
に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
【００４９】
また、本実施形態によれば、測定用タンク１３は、共用遮断弁１２と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを上端に載置するマニホールド１７内に設け、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを接続する各流路１７３、１７４、１７５が測定用タンク１３の内壁１３１にそれぞれ別々に連通されていることを特徴とするので、第１圧力センサ１４１が測定用タンク１３内のガス圧を正確に測定することができるとともに、待ち時間が少ない効率的なガス流量の検定ができる。
具体的には、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１５とを接続する各流路１７３、１７４、１７５が測定用タンク１３の内壁１３１にそれぞれ別々の箇所で離間して連通されているので、ガス流量検定時に測定用タンク１３内のプロセスガスは、第１圧力センサ１４１の流路１７３、１７４を経由することなく、流路１７５を介して圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出させることができる。そのため、第１圧力センサ１４１は、測定用タンク１３内のガスが流路１７５及び圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出するときに生じる気流の乱れに伴う圧力変動の影響を受けることがない。その結果、測定用タンク１３内に残留するガス圧を正確に測定することができる。
【００５０】
また、測定用タンク内のガス圧は、徐々に低下していくが、ガスは、第１圧力センサ１４１の流路１７３、１７４を経由しないで圧力調整弁１５の一次側流路１５３に流出するので、第１圧力センサ１４１の計測位置においては、ガスの断熱膨張の影響を受けにくい。そのため、第１圧力センサ１４１が計測する測定用タンク１３内の圧力降下率を一定に維持することができる。したがって、ガス流量検定を開始した直後から、測定用タンク１３内の圧力降下率を一定にできるので、待ち時間を取る必要がなく、効率的なガス流量の検定ができる（図４参照）。
【００５１】
また、本実施形態によれば、マニホールド１７の下端には、測定用タンク１３下端を封止する蓋部材１３２を設けたことを特徴とするので、蓋部材１３２の厚みを変更することによって、タンク容積を簡単に変えることができる。そのため、タンク容積をガスの流量に応じて変更できるので、最適な圧力降下率にすることができる。また、蓋部材１３２を薄くしたり、熱伝導性の良い材料にすれば、測定用タンク１３内のガスへの熱伝達を迅速に行い、測定用タンク１３内のガス温度を一定に維持することができる。
よって、ガスの流量に応じて、測定用タンク１３内の圧力降下率を最適な状態に維持して、より一層効率的なガス流量の検定ができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
次に、第２の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図６に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第２の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図６に示すように、本実施形態の特徴は、プロセスガスライン２０における各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間に、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとを備え、かつ、共用ガスライン１０には、共用遮断弁１２を備えることである。その他の回路構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の箇所には、同様の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００５３】
図６に示すように、ガス流量検定システム１０１は、共用ガスライン１０とプロセスガスライン２０とを備えている。
共用ガスライン１０には、共用ガス入力ポート１１と共用遮断弁１２とが順次接続されている。
プロセスガスライン２０における各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃには、それぞれ第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと第２ライン遮断弁２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間には、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されている。
ガス流量検定ユニットは、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されたガス回路が相当する。したがって、ガス流量検定ユニットは、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に配設されている。
【００５４】
ガス流量検定ユニットが各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に設けられるので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに供給されるプロセスガスによってガス流量検定を行う。そのため、各プロセスガスの種類、ガス圧、ガス流量等に応じて、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃや圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの仕様を各ガスライン毎に変更してもよい。
共用ガスライン１０からのガス（例えば、窒素ガス）は、ガス流量検定には関与しない。したがって、共用遮断弁１２は、常時、弁閉されていて、例えば、定期点検の場合等のように各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにパージガスを流すときに弁開する。
【００５５】
＜動作説明＞
次に、第２の実施形態におけるガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの動作を、図６に基づいて説明する。
図６に示すガス回路において、プロセスガス供給源から、例えば０．５ＭＰａのプロセスガスをプロセスガス入力ポート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに供給する。圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力を、例えば０．２ＭＰａに設定する。その後、ガス流量検定を行う対象である、例えばガスラインＡの第１ライン遮断弁２２Ａ及び第２遮断弁２３Ａを弁開する。このとき、共用ガスライン１０の共用遮断弁１２、連結遮断弁３２Ａ及び他のガスラインＢ、Ｃの第１ライン遮断弁２２Ｂ、２２Ｃ、第２ライン遮断弁２３Ｂ、２３Ｃ、連結遮断弁３２Ｂ、３２Ｃは弁閉している。また、排出弁３５も弁閉している。
ガスラインＡのプロセスガスは、第１ライン遮断弁２２Ａを通過して、圧力調整弁１５Ａにてガス圧力が０．５ＭＰａから０．２ＭＰａに減圧される。したがって、流量制御機器２４Ａの一次側圧力も０．２ＭＰａとなり、流量制御機器２４Ａで設定された流量がガスラインＡに流れ、供給配管２５Ａを経由して所定のプロセスチャンバに供給される。
流量制御機器２４Ａから排出されるプロセスガスの流量が一定に安定したら、第１ライン遮断弁２２Ａを弁閉する。第１ライン遮断弁２２Ａを弁閉すると、プロセスガス供給源からのガスの供給が遮断されるので、測定用タンク１３Ａ内に貯留されたガスが、ガスラインＡに放出され流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出される。
【００５６】
第１の実施形態の場合と同様に、測定用タンク１３Ａ内のガス圧は、第１ライン遮断弁２２Ａの弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１Ａがガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１Ａが、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高いことを必要とする。測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より低下すると、測定用タンク１３Ａ内のガス圧と共に圧力調整弁１５Ａの二次側圧力も一緒に低下してしまうからである。
【００５７】
次に、第１の実施形態の場合と同様に、測定用タンク１３Ａ内の測定開始点のガス圧と、測定終了点のガス圧との差ΔＰと、測定開始点から測定終了点までの時間Δｔとを求
める。ΔＰ／Δｔは、ガス流量に比例するので、比例係数を乗算して、流量制御機器２４Ａからプロセスチャンバに向かって排出されるガス流量を算出する。算出したガス流量と、流量制御機器２４Ａで設定されたガス流量とを比較して、差異が基準値以内であれば流量検定結果は合格となる。この流量検定は、数回繰り返して、再現性を確認してもよい。
なお、ガス流量検定は、他のガスラインＢ、Ｃでも同様に行うことができる。
【００５８】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、第２の実施形態のガス流量検定システム１０１及びガス流量検定ユニットによれば、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおける圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力の変動を低減して、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出するガス流量を高精度に検定できる。
具体的には、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃに備える圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃは、該圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力をフィードバック制御するので、例えば、各プロセスガス供給源のガス圧の変動や、圧力調整弁二次側容積の変化、各プロセスガス供給源から供給されるガス流量の変動等が生じても、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力の変動を確実に低減できる。そして、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力は、流量制御機器（マスフローコントローラ等）２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力でもあるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力が安定化する。そのため、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおける流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量と測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃからの流出量が安定する。その結果、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにおいて、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの圧力低下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量との間の誤差を低減することができ、ガス流量検定システムの測定精度が向上する。
【００５９】
例えば、あるプロセスガスラインにおいて、半導体製造装置の改造等で圧力調整弁と流量制御機器間の配管長さが変更されると、そのプロセスガスラインの圧力調整弁二次側容積が変化する。圧力調整弁二次側容積が変化すると、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力も変化しやすいが、圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの二次側圧力をフィードバック制御しているので、一定に維持することができる。したがって、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの一次側圧力を一定に維持できるので、流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量も一定に維持することができる。よって、各プロセスガスラインにおけるガス流量検定時に、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの圧力降下から算出するガス流量と、現実に流量制御機器２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃから排出されるガス流量とが一致して、ガス流量の流量検定精度が向上する。
【００６０】
また、本実施形態によれば、ガス流量検定ユニットを構成する、第１ライン遮断弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとが順次接続されたガス回路が各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に配設されているので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃにプロセスガスを供給しながら、ガス流量検定を行うことができる。
例えば、ガスラインＡにおいて、第１ライン遮断弁２２Ａを遮断すると、測定用タンク１３Ａ内のガス圧は、第１ライン遮断弁２２Ａの弁閉時から降下する。ガス圧の単位時間当たりの圧力降下率が一定に安定した段階（測定開始点）で、第１圧力センサ１４１Ａがガス圧を計測する。その後、一定の時間が経過した時点（測定終了点）で、第１圧力センサ１４１Ａが、再度ガス圧を計測する。この場合、測定終了点での測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高いので、流量制御機器２４Ａからは所定の流量が維持されている。また、測定終了後直ちに、第１ライン遮断弁２２Ａを開放することによって、測定用タンク１３Ａ内のガス圧が、圧力調整弁１５Ａの二次側圧力より高い状態で、プロセスガス供給源からのガスが供給される。したがって、流量制御機器２４Ａの流量変動が生じない。その結果、ガスラインＡにプロセスガスを供給しながら、ガス流量検定を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、測定用タンク１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃと第１圧力センサ１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃと圧力調整弁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃとを各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃ毎に備えているので、各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃと共用ガスライン１０との分岐接続部に設けられる逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作の影響を受けることはない。
【００６２】
（第３の実施形態）
＜ガス回路の構成＞
次に、第３の実施形態におけるガス回路構成について説明する。図７に、本発明に係るガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットの第３の実施形態を構成するガス回路図（主要部）を示す。
図７に示すように、本実施形態の特徴は、圧力調整弁１６又はその下流側に、圧力調整弁１６の二次側圧力を計測する第２圧力センサ１４２を備え、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を有することである。その他の回路構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第１の実施形態と同様の箇所には、同様の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００６３】
図７に示すように、ガス流量検定システム１０２は、共用ガスライン３とプロセスガスライン２とを備えている。共用ガスライン３は、ガス流量検定ユニットに相当する。
共用ガスライン（ガス流量検定ユニット）３には、共用ガス入力ポート１１と、共用遮断弁１２と、測定用タンク１３と、第１圧力センサ１４１と、圧力調整弁１６と、第２圧力センサ１４２と、出力ポート３３とが順次接続されている。また、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を備えている。また、圧力調整弁１６は、図示しない圧力制御室の圧力を制御する図示しないパイロット弁を有し、該パイロット弁を駆動する駆動部１６１を備えている。そして、制御部１９からの電気信号によって、駆動部１６１のアクチュエータを操作し、パイロット弁を上下させる。パイロット弁を上下させることによって、圧力調整弁１６の二次側圧力をフィードバック制御させている。
【００６４】
なお、制御部１９には、図示しない圧力信号入力装置を接続することができ、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号及び第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号に替えて、外部から圧力信号を入力することができる。外部から圧力信号を入力することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作回避のために、逆止弁封止を行うことができる。その具体的方法は、後述する。
【００６５】
＜動作説明＞
次に、第３の実施形態の特徴である制御部１９からの電気信号による圧力調整弁１６の二次側圧力のフィードバック制御について説明する。
制御部１９には、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号とが入力されている。例えば、圧力調整弁１６の二次側圧力が低下すると、第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号が低下する。第２圧力信号が低下すると、第１圧力信号と第２圧力信号との圧力信号差が拡大する。そのため、制御部１９は、圧力調整弁１６の図示しないパイロット弁を操作させるための電気信号を駆動部１６１に出力する。駆動部１６１は、制御部１９からの電気信号によって、駆動部１６１のアクチュエータが作動し、パイロット弁を下降させる。パイロット弁が下降すると、第１の実施形態の圧力調整弁１５と同様に、ダイアフラムが下方に変形されてポペット弁体を押し下げる。これにより、弁室との弁開度が開くので、弁室から圧力制御室に流入するプロセスガスが増加して、圧力制御室の圧力が上昇する。圧力制御室の圧力が上昇することによって、帰還流路を介して圧力調整弁１６の二次側圧力が上昇する。
第３の実施形態では、圧力信号に基づき、電気信号によって直接パイロット弁を上下させて圧力制御室のダイアフラムを操作する点が、第１の実施形態と相違する。これによって、より迅速かつ精度良く圧力調整弁１６の二次側圧力のフィードバック制御が可能となる。
【００６６】
さらに、制御部１９の制御機能を活用することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃについて、以下に説明する逆止弁封止を行うことができる。
本来、逆止弁は、ガスの逆流を防止するため、上流側のガスを下流側に流すときにのみ、弁が開く構造となっている。しかし、ガス流量検定時に逆止弁が完全に閉じていないことがある。逆止弁が完全に閉じていないと、ガスが逆流して容積変動が起きる。このような逆流は、毎回生じるわけではないが、ガス流量検定時に逆流が起きると、正確な流量検定ができず問題になる。
【００６７】
この対策として、共用ガス供給源１１からプロセスガスライン２を結ぶバイパスライン４を設けることを考えることもできる（例えば、図８を参照）。図８に、図１に示すガス流量検定システムにバイパスラインを設けたガス回路図（主要部）１０３を示す。
このバイパスライン４を用いた逆止弁の誤動作回避の方法を、簡単に説明する。
まず、図８に示すように、ガス流量検定を行う前にバイパスライン４の遮断弁４１を弁開してガス供給源のガス圧（例えば、０．５ＭＰａ）を逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。その後に、バイパスライン４のバイパス遮断弁４１を弁閉し、ガス排出ラインの排出弁３５を弁開して、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側に溜まったガスを排出する。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの二次側圧力を共用ガス供給源のガス圧（例えば、０．５ＭＰａ）に維持したまま、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側圧力を圧力調整弁１５の二次側圧力（例えば、０．２ＭＰａ）に減圧できる。逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの一次側圧力を減圧することによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを確実に封止させることができる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作を回避できる。
しかしながら、上述のバイパスライン４はプロセスガスの供給に直接寄与するものではなく、本来、避けたいものである。
【００６８】
本実施形態によれば、制御部１９の制御機能を活用することによって、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃについて、逆止弁封止を行うことができるので、その動作方法を説明する。
制御部１９には、外部から圧力信号を入力する図示しない圧力信号入力装置を接続する。圧力信号入力装置にて、制御部１９の第２圧力信号を、例えば、０．５ＭＰａに設定し、０．５ＭＰａのガス圧を各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃの逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。その後に、ガス排出ラインの遮断弁３５を弁開して、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側に溜まったガスを排出する。その上で、圧力信号入力装置にて、制御部１９の第２圧力信号を、例えば、０．２ＭＰａに設定し、０．２ＭＰａのガス圧を逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃに作用させる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの下流側圧力を０．５ＭＰａに維持したまま、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側圧力を０．２ＭＰａに減圧する。逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの上流側圧力を減圧することによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを確実に封止させることができる。これによって、逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作を確実に回避できる。
【００６９】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態のガス流量検定システム１０２及びガス流量検定ユニット３によれば、圧力調整弁１６又はその下流側に、圧力調整弁１６の二次側圧力を計測する第２圧力センサ１４２を備え、圧力調整弁１６は、第１圧力センサ１４１からの第１圧力信号と第２圧力センサ１４２からの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部１９を有することを特徴とするので、圧力調整弁１６の一次側圧力が変動しても、圧力調整弁１６の二次側圧力を一定に維持することができる。
【００７０】
具体的には、圧力調整弁１６は、該圧力調整弁１６の二次側圧力をフィードバック制御するので、共用ガス供給源のガス圧が変動しても、圧力調整弁１６の二次側圧力の変動を低減できるが、圧力調整弁１６の一次側圧力と二次側圧力とを直接測定して、両者の圧力差に基づく圧力制御を行うので、圧力調整弁１６の二次側圧力を、より一層安定して維持することができる。
また、制御部１９の圧力制御機能を活用すると、プロセスガスライン２の各ガスラインＡ、Ｂ、Ｃへの分岐接続部に設ける逆止弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの誤動作回避のために、バイパスラインを設ける必要がない。そのため、ガス流量検定システム１０２及びガス流量検定ユニット３の回路構成を簡素化できる効果を奏することもできる。
【００７１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
上述した第１の実施形態では、測定用タンク１３をマニホールド１７内に設け、タンク断面を矩形状としたが、必ずしも矩形状に限らない。例えば、凹凸を有する多角形の断面とすることもできる。凹凸を有する多角形の断面とすることによって、タンク内のガス接触面積を増大させて、プロセスガスとの熱交換を迅速に行い、ガス流量検定に使用できる圧力降下範囲を拡大させることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば半導体製造装置におけるプロセスガス等のガス供給システムに使用する流量制御機器（マスフローコントローラ等）の流量を検定するガス流量検定システム及びガス流量検定ユニットとして利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１、３、１０ 共用ガスライン、ガス流量検定ユニット
２、２０ プロセスガスライン
４ バイパスライン
１１ 共用ガス入力ポート
１２ 共用遮断弁
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 測定用タンク
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ 圧力調整弁
１６ 圧力調整弁
１７ マニホールド
１８ 温度計
１９ 制御部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ プロセスガス入力ポート
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 第１ライン遮断弁
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 第２ライン遮断弁
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 流量制御機器
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ 供給配管
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ 逆止弁
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 連結遮断弁
３３ 共用ガス出力ポート
３４ 分岐配管
３５ 排出弁
４１ バイパス遮断弁
１００、１０１、１０２ ガス流量検定システム
１４１ 第１圧力センサ
１４２ 第２圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項２】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記圧力調整弁は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項５】
請求項４に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項６】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項７】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備え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６又は請求項７に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部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９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通さ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１０】
請求項９に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項１】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項２】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインと、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、前記プロセスガスラインに分岐接続された共用ガスラインとを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記圧力調整弁は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部を有することを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通されていることを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項５】
請求項４に記載するガス流量検定システムにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするガス流量検定システム。
【請求項６】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記共用ガスラインには、共用遮断弁と測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備えることを特徴とするガス流量検定ユニット。
【請求項７】
プロセスガス供給源からのガスを第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁と流量制御機器とを経由してプロセスチャンバに供給する複数のプロセスガスラインに、共用ガス供給源からのガスを前記第２ライン遮断弁と前記流量制御機器とを経由して排出すべく、分岐接続された共用ガスラインを有し、
前記各プロセスガスラインの第１ライン遮断弁と第２ライン遮断弁との間には、測定用タンクと第１圧力センサと圧力調整弁とを備え、かつ、前記共用ガスラインには、共用遮断弁を備え、
前記第１ライン遮断弁及び前記共用遮断弁を弁閉したとき、前記測定用タンク内におけるガスの圧力降下を前記第１圧力センサによって測定することで前記流量制御機器の流量検定を行うガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の二次側圧力をフィードバック制御する制御手段を備え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６又は請求項７に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記圧力調整弁又はその下流側に、前記圧力調整弁の二次側圧力を計測する第２圧力センサを備え、
前記制御手段は、前記第１圧力センサからの第１圧力信号と前記第２圧力センサからの第２圧力信号との圧力信号差に基づいて圧力制御する制御部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９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記測定用タンクは、前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを上端に載置するマニホールド内に設け、
前記第１圧力センサと前記圧力調整弁とを接続する各流路が前記測定用タンクの内壁にそれぞれ連通さ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１０】
請求項９に記載するガス流量検定ユニットにおいて、
前記マニホールドの下端には、前記測定用タンク下端を封止する蓋部材を設けたことを特徴とするガス流量検定ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３７６１４（Ｐ２０１３−３７６１４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４８６７（Ｐ２０１１−１７４８６７）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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