JP2020139864A - 流量算出システム、流量算出システム用プログラム、流量算出方法、及び、流量算出装置 - Google Patents

流量算出システム、流量算出システム用プログラム、流量算出方法、及び、流量算出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 動的定積法によって推定流量を精度良く算出する。【解決手段】流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムであって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、流量算出システム、流量算出システム用プログラム、流量算出方法、及び、流量算出装置に関するものである。
半導体製造プロセス等における成膜装置のチャンバに対し、材料ガス（以下、流体ともいう）を供給する流体供給システムにおいては、チャンバに供給する流体の流量を正確に管理する必要があるため、流体が流れる流路に流量制御機器が設けられる。なお、前記流量制御機器は、所謂マスフローコントローラであり、流路を流れる流体の流量を検出する流量センサを備え、流量センサで検出される流量が設定流量に近づくようにフィードバック制御する構成になっている。
しかし、前記流量制御機器は、流路の詰まりなどの経年劣化等が原因となって設定流量通りに流量を制御できなくなることがある。このため、流量制御機器は、定期的に設定流量通りに流量を制御できているか否かを検査する必要がある。
そこで、従来の流体供給システムには、流量制御機器を検査するための流量算出システムを組み込んだものがある。例えば、特許文献１には、流量制御機器を流れる流体をチャンバに供給するための流体供給流路とは別に、流量制御機器を検査するための流体検査流路を設け、当該流体検査流路の途中に容器を設置した構成の流量算出システムが開示されている。
前記流量算出システムにおいては、容器を利用し、動的定積法（圧力上昇率（ＲＯＲ）法）によって流量制御機器を流れていたと推定される流体の推定流量を算出して検査するように構成されている。具体的には、流量算出システムは、流量制御機器を流れる流体を真空状態にした容器内へ所定期間流入し、この時生じる容器内の圧力の変化率（ΔＰ／Δｔ）に基づき、前記所定期間中に流量制御機器を流れていたと推定される流体の推定流量を算出する。そして、推定流量と設定流量とを比較することにより、流量制御機器を流れる流体の流量が設定流量通りになっているか否かを検査する。
具体的には、前記推定流量Ｑは、次の式１によって算出される。
なお、前記式１において、ΔＰ／Δｔは、容器内の単位時間当たりの圧力の変化率、Ｖは容器の容積、Ｔは容器の温度（具体的には、容器の内部空間の温度、又は、容器自体の壁温）、Ｒはガス定数、をそれぞれ示している。
ところで、出願人は、前記流量算出システムに対して更なる改良を加えるべく研究開発を行っていたところ、前記式１によって算出した推定流量は、次の現象が原因となって実際に流量制御機器を流れる流体の実流量に対して誤差を有することを発見した。詳述すると、流量制御機器を流れる流体を容器へ流入させる過程において、容器内で断熱圧縮が生じて流体の温度が上昇する。これにより、前記式１によって推定流量を算出する場合に使用される圧力の変化率が、容器内における流体の温度上昇の影響を受けた値となり、その結果、前記式１によって推定流量を算出すると、前記実流量に対して誤差が生じることを発見した。
特開平１１−８７３１８号
そこで、本発明は、動的定積法によって推定流量を精度良く算出できる流量算出システムを得ることを主な課題とするものである。
すなわち、本発明に係る流量算出システムは、流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムであって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とするものである。
このようなものであれば、流入期間中の容器内の圧力の変化率に基づき算出した流量を、容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に圧力センサで検出される第１圧力と、圧力変化データに含まれる第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、補正するように構成したので、流入期間中に流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する際に生じる実流量に対する誤差を抑制できる。これにより、流量算出システムによって、より正確な、言い換えれば、実流量に近い推定流量を算出できるようになる。
具体的には、出願人は、動的定積法を利用した流量算出システムの研究開発を続ける中で、縦軸を容器内の圧力Ｐとし、横軸に時間ｔとして表した圧力の時間変化を示すグラフ（図４参照）において、圧力Ｐが、容器への流体の流入を停止した時点からある程度時間が経過まで低下し、その後安定した状態になることを発見した（以下、この状態の圧力を安定圧力ともいう。なお、正確には、安定圧力は、圧力の急激な低下（降下）が治まった状態を示し、僅かに圧力が低下し続けている状態を示している。）。これは、流入期間中に容器内に生じた断熱圧縮に伴う温度上昇が原因となって生じる現象であると考えられる。このため、流入期間中に圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データによって推定流量を算出しようとすると、容器内に生じた断熱圧縮に伴う温度上昇の影響を受けた圧力によって推定流量を算出することになり、これが原因となって実流量との間に誤差が生じることを発見した。そして、出願人は、前記第１圧力と前記第２圧力とに基づき推定流量を補正することにより、推定流量に対する断熱圧縮に伴う温度上昇の影響を抑制させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
因みに、本発明のように流入期間中における容器内の圧力の変化率に基づき、流入期間中に流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する動的定積法を利用した流量算出システムによれば、静的定積法を利用した流量算出システムに比べて、流入期間中の容器内の圧力の最大圧力と前記安定圧力とによって形成されるピークによる流量への影響が顕著に現れる。このため、第１圧力と第２圧力とに基づく補正の効果も顕著に現れる。
なお、前記第２圧力は、前記圧力変化データに含まれる最大圧力又はその近傍圧力であることであることが好ましい。
このようなものであれば、流量算出部で算出された推定流量に含まれる容器内の温度上昇による誤差を大幅に抑制できる。
また、前記流量補正部は、具体的には、前記第２圧力に対する前記第１圧力の比である補正係数に基づき、前記推定流量を補正するものである。
また、前記容器内又は前記容器の温度を検出する温度センサをさらに具備し、前記流量算出部が、前記圧力の変化率と前記流入期間中に前記温度センサで検出される温度とに基づき、前記推定流量を算出するものであってもよい。具体的には、前記流入期間中に、前記温度センサで検出された温度の時間変化を示す温度変化データを記憶する温度記憶部と、前記温度変化データから前記流入期間中における前記容器の平均温度を算出する平均温度算出部とをさらに具備し、前記流量算出部が、前記圧力の変化率と前記平均温度とに基づき、前記推定流量を算出するものであってもよい。
前記容器としては、例えば、１００ｍｌから２００ｌの容積を有するようなものが使用される。そして、容器の容積が大きくなればなるほど容器内において温度の片寄りが生じ、温度センサによって容器の正確な温度を検出できなくなる。そこで、流量算出部で推定流量を算出する場合に、流入期間中の容器の平均温度を用いることにより、より誤差の少ない推定流量を算出できる。ここで、容器内又は容器の温度とは、例えば、容器の内部空間の温度、又は、容器の壁温である。
なお、前記温度センサは、前記容器の壁温を検出するものであってもよい。
また、前記流入ラインを流れる流体の流量を制御する流量制御機器をさらに備え、前記流量算出部が、前記流入期間中に前記流量制御機器を流れていたと推定される流体の推定流量を算出するものであってもよい。
また、前記流入ラインから分岐する分岐ラインと、前記分岐ラインのみへ流体を流す第１状態と前記流入ラインの前記分岐ラインとの分岐点よりも下流側のみへ流体を流す第２状態とを切り替える切替機構とをさらに備え、前記流量制御機器が、前記流入ラインの前記分岐ラインとの分岐点よりも上流側に設けられているものであってもよい。
このようなものであれば、流入期間前に容器内を真空引きした後、容器内を辛苦状態に保った状態で分岐ラインを介して流量制御機器に流体を流すことができる。これにより、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めると共に、切替機構によって第１状態から第２状態へ切り替えることにより、即座に流量制御機器から安定した流量の流体を容器内へ流入させることができるようになる。
また、本発明に係る流量算出システム用プログラムは、流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられるプログラムであって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出された圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出された第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部としての機能を発揮することを特徴とするものである。
また、本発明に係る流量算出方法は、流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられる方法であって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出された圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶するステップと、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出するステップと、前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出された第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正するステップとを具備することを特徴とするものである。
また、本発明に係る流量算出装置は、流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられるものであって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインをと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る流量算出システムは、流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサと、前記容器内又は前記容器の温度を検出する温度センサと、を備える流量算出システムであって、前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出された圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、前記流入期間中に、前記温度センサで検出された温度の時間変化を示す温度変化データを記憶する温度変化データ記憶部と、前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、前記第１開閉弁を閉止してから所定時間経過後に前記温度センサで検出された第１温度と、前記温度変化データにおける前記第１温度よりも高い第２温度とに基づき、前記推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とするものである。
このようなものであれば、流入期間中の容器内の圧力の変化率に基づき算出した推定流量を、容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に温度センサで検出される第１温度と、温度変化データに含まれる第１温度よりも高い第２温度とに基づき、補正するように構成したので、流入期間中に流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する際に生じる実流量に対する誤差を抑制できる。これにより、流量算出システムによって、より正確な推定流量を算出できるようになる。
このように構成した流量算出システムによれば、動的定積法によって推定流量を精度良く算出できる。
実施形態に係る流量算出システムを示す模式図である。 実施形態に係る流量算出システムの機能を示すブロック図である。 実施形態に係る流量算出システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る流量算出システムを排気モードに切り替えてから停止モードへ切り替えた後に所定時間経過するまでの圧力の時間変化を示すグラフである。 その他の実施形態に係る流量算出システムを示す模式図である。
以下に、本発明に係る流量算出システムを図面に基づいて説明する。
本発明に係る流量算出システムは、例えば半導体製造ライン等に組み込まれる流量制御機器を検査・校正するために使用されるものである。
本実施形態に係る流量算出システム１００は、図１に示すように、流体が流入される容器１０と、容器１０へ流入する流入ラインＬ１と、容器１０から流体を流出する流出ラインＬ２と、流入ラインＬ１から分岐する分岐ラインＬ３と、流量算出装置Ｃを備えている。
前記容器１０には、容器１０内の圧力を検出する圧力センサＰと、容器１０の壁温度（具体的には、外壁面の温度）を検出する温度センサＴと、が設けられている。なお、温度センサＴは、容器の内部空間の温度や容器の内壁面の温度を検出するものであってもよい。
前記流入ラインＬ１には、流入ラインＬ１を流れる流体の流量を制御する流量制御機器ＭＦＣが設けられている。流量制御機器ＭＦＣは、熱式又は圧力式等の流量センサと、ピエゾバルブ等の流量調整弁と、ＣＰＵやメモリ等を備えた制御回路とを具備したマスフローコントローラである。なお、本実施形態の流量算出システム１００は、当該流量制御機器ＭＦＣを検査するものである。
前記流出ラインＬ２には、下流側に容器１０から流体を排出するためのポンプ２０が設けられている。
前記分岐ラインＬ３は、上流端が流入ラインＬ１の流量制御機器ＭＦＣよりも下流側に接続されていると共に、下流端が流出ラインＬ２のポンプ２０よりも上流側に接続されている。すなわち、分岐ラインＬ３は、容器１０を迂回するように流入ラインＬ１及び流出ラインＬ２に接続されている。
また、前記流入ラインＬ１、前記流出ラインＬ２、及び、前記分岐ラインＬ３には、それぞれ開閉弁Ｖ１〜Ｖ３が設けられている。そして、流量算出システム１００は、各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３の開閉を切替えることにより、容器１０内を真空排気する排気モードと、容器１０内を真空状態に保持すると共に、流量制御装置ＭＦＣの流量を安定させる準備モードと、容器１０内へ流体を流入する流入モードと、容器１０内への流体の流入を停止する停止モードと、に順次切り替わるように構成されている。
具体的には、前記流入ラインＬ１には、分岐ラインＬ３との分岐点よりも下流側に第１開閉弁Ｖ１が設けられている。また、前記流出ラインＬ２には、分岐ラインＬ３との合流点よりも上流側に第２開閉弁Ｖ２が設けられている。また、前記分岐ラインＬ３には、その途中に第３開閉弁Ｖ３が設けられている。なお、第１開閉弁Ｖ１及び第３開閉弁Ｖ３は、流入ラインＬ１の分岐ラインＬ３との分岐点よりも上流側を流れる流体を、分岐ラインＬ３のみへ流す第１状態と流入ラインＬ１の分岐ラインＬ３との分岐点よりも下流側のみへ流す第２状態とを切り替える切替機構の役割を果たしている。すなわち、第１開閉弁Ｖ１及び第３開閉弁Ｖ３は、流入ラインＬ１の分岐ラインＬ３との分岐点よりも上流側を流れる流体を、分岐ラインＬ３と、流入ラインＬ１の分岐ラインＬ３との分岐点よりも下流側と、に選択的に流すように切り替える切替機構の役割を果たしている。
そして、前記各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、排気モードへの切替信号を受け付けると、第１開閉弁Ｖ１を閉止し、第２開閉弁Ｖ２を開放し、第３開閉弁Ｖ３を閉止する。これにより、容器１０は、流出ラインＬ２に設けられたポンプ２０によって真空排気される。なお、流入ラインＬ１を流れる流体は、第１開閉弁Ｖ１及び第３開閉弁Ｖ３によって容器１０よりも下流側へ流れなくなる。これにより、ポンプ２０が、流量制御装置ＭＦＣとは接続されず、容器１０とのみ接続された状態となり、容器１０内が十分に排気される。
次に、前記各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、準備モードへの切替信号を受け付けると、第１開閉弁Ｖ１を閉止し、第２開閉弁Ｖ２を閉止し、第３開閉弁Ｖ３を開放する。これにより、容器１０は、第１開閉弁Ｖ１と第２開閉弁Ｖ２とによって封止されて真空状態に保持される。なお、流入ラインＬ１を流れる流体は、分岐ラインＬ３を介して容器よりも下流側へ流れる。これにより、流量制御装置ＭＦＣが、排気モードで流量が安定しない状態から流量が安定した状態に戻る。
次に、前記各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、流入モードへの切替信号を受け付けると、第１開閉弁Ｖ１を開放し、第２開閉弁Ｖ２を閉止し、第３開閉弁Ｖ３を閉止する。これにより、流入ラインＬ１を流れる流体、言い換えれば、流量制御機器ＭＦＣを流れる流体が、全て容器１０へ流入するようになる。
次に、前記各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、停止モードへの切替信号を受け付けると、第１開閉弁Ｖ１を閉止し、第２開閉弁Ｖ２を閉止し、第３開閉弁Ｖ３を開放する。これにより、容器１０は、第１開閉弁Ｖ１と第２開閉弁Ｖ２とによって封止された状態に保持される。なお、流入ラインＬ１を流れる流体は、再び分岐ラインＬ３を介して容器１０よりも下流側へ流れ始める。
また、前記流量算出装置Ｃは、各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３、圧力センサＰ、温度センサＴ、流量制御機器ＭＦＣ、及び、図示しない表示部に接続されている。なお、流量算出装置Ｃは、具体的には、ＣＰＵ、メモリ、ＡＤコンバータ、ＤＣコンバータ、入力手段等を有したコンピュータであり、前記メモリに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって、図２に示すように、弁制御部Ｃ１、圧力変化データ記憶部Ｃ２、温度変化データ記憶部Ｃ３、平均温度算出部Ｃ４、流量算出部Ｃ５、流量補正部Ｃ６、表示制御部Ｃ７等としての機能を発揮するように構成されている。なお、表示部は、例えば、ディスプレイ等である。
前記弁制御部Ｃ１は、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、及び、第３開閉弁Ｖ３の開閉を制御するものである。具体的には、弁制御部Ｃ１は、流量算出開始信号を受け付けると、各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３に対し、排気モード、準備モード、流入モード、及び、停止モードへ切り替える切替信号をこの順番で順次送信する。
前記圧力変化データ記憶部Ｃ２は、圧力センサＰで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶するものである。具体的には、圧力変化データ記憶部Ｃ２は、少なくとも流入モードへ切り替えられてから停止モードへ切り替えられるまでの流入期間（図４参照）中に、圧力センサＰで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶するものである。より具体的には、圧力変化データ記憶部Ｃ２は、少なくとも流入期間における流入モードへ切り替えられてから容器１０内の圧力の変化率（上昇率）が安定した後の期間に係る圧力変化データを記憶するものであればよい。なお、本実施形態の圧力変化データ記憶部Ｃ２は、前記流入期間と、停止モードへ切り替わってから当該停止モードのまま所定時間経過するまでの待機期間（図４参照）と、を合わせた期間に係る圧力変化データを記憶するようになっている。
前記温度変化データ記憶部Ｃ３は、温度センサＴで検出される温度の時間変化を示す温度変化データを記憶するものである。具体的には、温度変化データ記憶部Ｔは、少なくとも前記流入期間中に、温度センサＴで検出される温度の時間変化を示す温度変化データを記憶するものである。なお、温度変化データ記憶部Ｃ３は、圧力変化データ記憶部Ｃ２と同様に流入期間の一部の期間の温度変化データを記憶するものであってもよい。
なお、前記圧力変化データ記憶部Ｃ２は、流量算出システム１００が稼働している全期間に係る圧力変化データを記憶するようにしてもよく、弁切替部Ｃ１から各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３へ送信される切替信号を参照し、必要な期間に係る圧力変化データを記憶するようにしてもよい。なお、前記温度変化データ記憶部Ｃ３についても同様である。
前記平均温度算出部Ｃ４は、流入期間中の容器１０の平均温度を算出するものである。具体的には、平均温度算出部Ｃ４は、温度変化データ記憶部Ｃ３に記憶された流入期間に係る温度変化データに基づき前記平均温度を算出する。
前記流量算出部Ｃ５は、流入期間中に流入ラインＬ１を流れていたと推定される流体の推定流量について理論式を用いて算出するものである。具体的には、流量算出部Ｃ５は、圧力変化データ記憶部Ｃ２に記憶された流入期間に係る圧力変化データから算出される圧力の変化率（上昇率）と、平均温度算出部Ｃ４で算出された平均温度と、に基づき推定流量を算出する。より具体的には、流量算出部Ｃ５は、圧力の変化率と平均温度とを前記式１に代入して推定流量を算出する。なお、流量算出部Ｃ５は、圧力変化データに含まれる複数の時点における圧力を参照して単位時間に対する圧力の変化率を算出する。
ここで、流入ラインＬ１を流れていたと推定される流体の推定流量は、流量制御機器ＭＦＣによって制御されている。よって、流量算出部Ｃ５は、流量制御機器ＭＦＣを流れていたと推定される流体の推定流量を算出しているともいえる。
前記流量補正部Ｃ６は、流量算出部Ｃ５で算出した推定流量を補正するものである。具体的には、流量補正部Ｃ６は、流入モードから停止モードへ切り替えられてから所定時間経過後に圧力センサＰで検出される第１圧力と、流入期間中の圧力変化データに含まれる第１圧力よりも高い第２圧力と、に基づき推定流量を補正するものである。具体的には、流量補正部Ｃ６は、第２圧力に対する第１圧力の比である補正係数に基づき推定流量を補正するものである。より具体的には、流量補正部Ｃ６は、推定流量に前記補正係数を乗じて補正するものである。
ここで、図４に基づいて前記第１圧力及び前記第２圧力について詳述する。流入期間中の容器１０内の圧力は、流入ラインＬ１から流入する流体の増加だけでなく、容器１０内の断熱圧縮によって生じる温度上昇の影響を受けて上昇する。従って、流入期間終了直後、圧力センサＰは、容器１０内の断熱圧縮による温度上昇の影響を受けた圧力を検出する。しかし、流入期間が終了してから所定時間経過すると、圧力センサＰは、容器１０内の断熱圧縮による温度上昇の影響を殆ど受けていない圧力（安定圧力）を検出する。そして、この圧力が、第１圧力となる。
また、前記所定時間は、数分〜数時間の範囲で選択されるものである。なお、流入期間終了後の時間が長くなるほど、圧力センサＰで検出される圧力に対する容器１０内の断熱圧縮による温度上昇の影響も小さくなる。よって、所定時間を長くするほど、推定流量を実流量に近い値に補正できる補正係数が得られる。
また、前記第２圧力は、流入期間中に圧力センサＰで検出される圧力のうちで第１圧力よりも高い圧力である。なお、第２圧力は、流入期間中に圧力センサで検出される圧力の最大圧力又はその近傍圧力であることが好ましい。本実施形態においては、流入期間中に圧力センサＰで検出される圧力の最大圧力を第２圧力としている。
また、前記表示制御部Ｃ７は、流量補正部Ｃ６で算出された補正後の推定流量と、表示部に表示するものである。
次に、前記流量算出システム１００の動作を説明する。
先ず、弁制御部Ｃ１は、流量算出開始信号を受け付けると、各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３に対し、排気モード、準備モード、流入モード、及び、停止モードへ切り替える切替信号を順次送信する。これにより、各開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は、順次各モードへ切り替わる（ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５）。
なお、圧力変化データ記憶部Ｃ２は、流入モードへ切り替わると、圧力変化データの記憶を開始する（ステップＳ４）。そして、圧力変化データ記憶部Ｃ２は、流入モードから停止モードへ切り替わってから当該停止モードを維持した状態で所定時間経過すると、圧力変化データの記憶を終了する（ステップＳ８）。すなわち、圧力変化データ記憶部Ｃ２は、流入モードモータへ切り替わってから停止モードへ切り替わるまでの流入期間と、停止モードへ切り替わってから当該停止モードのまま所定時間経過するまでの待機期間と、を合わせた期間に係る圧力変化データを記憶する。
また、温度変化データ記憶部Ｃ３は、流入モードへ切り替わると、温度変化データの記憶を開始する（ステップ４）。そして、温度変化データ記憶部Ｃ３は、流入モードから停止モードへ切り替わると、温度変化データの記憶を終了する（ステップＳ６）。すなわち、温度変化データ記憶部Ｃ３は、流入期間に係る温度変化データを記憶する。
次に、平均温度算出部Ｃ４は、温度変化データ記憶部Ｃ３に記憶された温度変化データに基づき流入期間中の容器１０の平均温度を算出する（ステップＳ９）。
次に、流量算出部Ｃ５は、圧力変化データ記憶部Ｃ２に記憶された圧力変化データに基づき流入期間中の圧力の変化率を算出する。そして、流量算出部Ｃ５は、圧力の変化率と平均温度とに基づき、流入期間中に流入ラインＬ１を流れていたと推定される流体の推定流量を算出する（ステップＳ１０）。具体的には、流量算出部Ｃ５は、圧力の変化率及び平均温度を前記式１に代入し、流入期間中に流入ラインＬ１を流れていたと推定される流体の推定流量を算出する。
次に、流量補正部Ｃ６が、流量算出部で算出された推定流量を補正する（ステップＳ１１）。具体的には、流量補正部Ｃ６は、待機期間に係る圧力変化データを参照し、流入モードから停止モードへ切り替わってから所定時間経過時の圧力を第１圧力として取得する。また、流量補正部Ｃ６は、流入期間に係る圧力変化データを参照し、第１圧力よりも高い圧力を第２圧力として取得する。具体的には、流量補正部Ｃ６は、流入期間に係る圧力変化データを参照し、流入期間中の最大圧力又はその近傍圧力を第２圧力として取得する。すなわち、流量補正部Ｃ６は、流入モードから停止モードへ切り替わった時点、或いは、その直前又は直後の圧力を第２圧力として取得する。
そして、流量補正部Ｃ６は、取得した第１圧力及び第２圧力に基づき補正係数を算出し、当該補正係数によって流量算出部Ｃ５で算出された推定流量を補正する。具体的には、流量補正部Ｃ６は、第２圧力Ｐ２に対する第１圧力Ｐ１の比、すなわち、Ｐ１／Ｐ２を補正係数とし、当該補正係数を推定流量に乗じて補正する。
その後、表示制御部Ｃ７は、流量補正部Ｃ６で補正された補正後の推定流量を表示部に表示する（ステップＳ１２）。
＜その他の実施形態＞ 前記実施形態に係る流量算出システム１００においては、流入ラインＬ１から分岐する分岐ラインＬ３を、容器１０を迂回するように流出ラインＬ２に接続している。しかし、図５に示すように、分岐ラインＬ３の下流側を流体の供給対象となるチャンバＣＨへ接続し、流量算出システム１００を組み込んだ流体供給システムを構成してもよい。このような構成の流体供給ラインであれば、流入ラインＬ１を流れる流体を、流入期間以外はチャンバＣＨへ供給し続けることができる。これにより、推定流量を算出する場合に、チャンバＣＨへの供給停止時間を短くすることができる。
また、前記実施形態に係る流量算出システム１００において、流量算出装置Ｃを、当該流量算出装置Ｃが備える各機能に加えて流量比較部としての機能を発揮する流量検査装置としてもよい。この場合、流量比較部は、流入期間中に流量制御装置ＭＦＣに設定されていた設定流量と、流量補正部Ｃ６で算出された補正後の推定流量と、を比較するように構成すればよい。さらに、流量算出装置Ｃを、当該流量算出装置が備える各機能に加えて流量比較部及び校正部としての機能を発揮する流量校正装置としてもよい。この場合、校正部は、流量比較部の比較結果に基づいて流量制御装置ＭＦＣを校正するように構成すればよい。なお、前記流量検査装置及び前記流量校正装置は、前記流量算出装置と同様に、ＣＰＵ、メモリ、ＡＤコンバータ、ＤＣコンバータ、入力手段等を有したコンピュータであり、前記メモリに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって各機構を発揮するものである。
また、前記実施形態においては、圧力変化データ記憶部Ｃ２に対して流入期間及び待機期間に係る圧力変化データを記憶しているが、これに限定されない。例えば、圧力変化データ記憶部Ｃ２に対して流入期間に係る圧力変化データのみを記憶するようにしてもよい。この場合、流量補正部Ｃ６が、流入モードから停止モードに切り替えられてから所定時間経過時における圧力センサＰで検出される圧力を取得し、これを第１圧力とするように構成すればよい。さらに、圧力変化データ記憶部Ｃ２に対して流入期間及び待機期間以外の期間に係る圧力変化データも記憶するようにしてもよい。
また、前記実施形態においては、流量補正部Ｃ６が、流量算出部Ｃ５で算出された推定流量を第１圧力と第２圧力とに基づき補正しているが、これに限定されない。例えば、流量補正部Ｃ６が、第１開閉弁Ｖ１を閉止してから所定時間経過後に温度センサＴで検出された第１温度と、温度変化データにおける第１温度よりも高い第２温度とに基づき、推定流量を補正するものであってもよい。
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００ 流量算出システム
１０ 容器
２０ ポンプ
Ｌ１ 流入ライン
Ｌ２ 流出ライン
Ｌ３ 分岐ライン
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁
Ｖ３ 第３開閉弁
Ｐ 圧力センサ
Ｔ 温度センサ
Ｃ 流量算出装置
Ｃ１ 弁制御部
Ｃ２ 圧力変化データ記憶部
Ｃ３ 温度変化データ記憶部
Ｃ４ 平均温度算出部
Ｃ５ 流量算出部
Ｃ６ 流量補正部
Ｃ７ 表示制御部
ＭＦＣ 流量制御機器

Claims (12)

  1. 流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムであって、
    前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、
    前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、
    前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とする流量算出システム。
  2. 前記第２圧力が、前記圧力変化データに含まれる最大圧力又はその近傍圧力である請求項１記載の流量算出システム。
  3. 前記流量補正部が、前記第２圧力に対する前記第１圧力の比である補正係数に基づき、前記推定流量を補正するものである請求項１又は２のいずれかに記載の流量算出システム。
  4. 前記容器内又は前記容器の温度を検出する温度センサをさらに具備し、
    前記流量算出部が、前記圧力の変化率と前記流入期間中に前記温度センサで検出される温度とに基づき、前記推定流量を算出するものである請求項１乃至３のいずれかに記載の流量算出システム。
  5. 前記流入期間中に、前記温度センサで検出される温度の時間変化を示す温度変化データを記憶する温度記憶部と、
    前記温度変化データから前記流入期間中の前記容器内又は前記容器の平均温度を算出する平均温度算出部とをさらに具備し、
    前記流量算出部が、前記圧力の変化率と前記平均温度とに基づき、前記推定流量を算出するものである請求項４記載の流量算出システム。
  6. 前記温度センサが、前記容器の壁温を検出するものである請求項４又は５のいずれかに記載の流量算出システム。
  7. 前記流入ラインを流れる流体の流量を制御する流量制御機器をさらに備え、
    前記流量算出部が、前記流入期間中に前記流量制御機器を流れていたと推定される流体の推定流量を算出するものである請求項１乃至６のいずれかに記載の流量算出システム。
  8. 前記流入ラインから分岐する分岐ラインと、
    前記分岐ラインのみへ流体を流す第１状態と前記流入ラインの前記分岐ラインとの分岐点よりも下流側のみへ流体を流す第２状態とを切り替える切替機構とをさらに備え、
    前記流量制御機器が、前記流入ラインの前記分岐ラインとの分岐点よりも上流側に設けられている請求項７記載の流量算出システム。
  9. 流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられるプログラムであって、
    前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、
    前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、
    前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部としての機能を発揮することを特徴とする流量算出システム用プログラム。
  10. 流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられる方法であって、
    前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶するステップと、
    前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出するステップと、
    前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出された第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正するステップとを具備することを特徴とする流量算出方法。
  11. 流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサとを備える流量算出システムに用いられるものであって、
    前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、
    前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、
    前記容器への流体の流入を停止してから所定時間経過後に前記圧力センサで検出される第１圧力と、前記圧力変化データに含まれる前記第１圧力よりも高い第２圧力とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とする流量算出装置。
  12. 流体が流入される容器と、前記容器へ流体を流入する流入ラインと、前記容器内の圧力を検出する圧力センサと、前記容器内又は前記容器の温度を検出する温度センサと、を備える流量算出システムであって、
    前記流入ラインから前記容器へ流体を流入し始めてから前記容器への流体の流入を停止するまでの流入期間中に、前記圧力センサで検出される圧力の時間変化を示す圧力変化データを記憶する圧力変化データ記憶部と、
    前記流入期間中に、前記温度センサで検出される温度の時間変化を示す温度変化データを記憶する温度変化データ記憶部と、
    前記圧力変化データから算出される圧力の変化率に基づき、前記流入期間中に前記流入ラインを流れていたと推定される流体の推定流量を算出する流量算出部と、
    前記第１開閉弁を閉止してから所定時間経過後に前記温度センサで検出された第１温度と、前記温度変化データにおける前記第１温度よりも高い第２温度とに基づき、前記流量算出部で算出された推定流量を補正する流量補正部とを具備することを特徴とする流量算出システム。

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