JP2020148581A - マスフローコントローラ、校正システムおよび校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ低コストで健全性を確認することができるマスフローコントローラを提供する。【解決手段】マスフローコントローラは、配管１に配設されたバルブ２０と、配管１を流れる流体の流量を計測する流量計測部２１と、マスフローコントローラの校正時の流量設定値を予め記憶する記憶部２４と、流量計測部２１によって計測された流量値と流量設定値とが一致するようにバルブ２０を操作する流量制御部２２と、流量計測部２１によって計測された流量値が、マスフローコントローラと直列に配管に配設された基準流量計によって計測された基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定する判定部２６とを備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、マスフローコントローラを設置現場で校正する技術に関するものである。

従来より、流体の流量を制御するマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ）が製品化されている。例えばＭＦＣが設けられる半導体製造装置では、１回のプロセスで生産される製品の小型化（ロット数量増大）により、ＭＦＣが故障した場合の損失金額が以前よりも大きくなっており、ＭＦＣの健全性を管理する要求が高まっている。また、プロセスに要求される流量制御精度も高精度あるいは高い再現性が求められており、ＭＦＣの経年劣化状況を管理するための定期校正要求も高まっている。現場に設置されているＭＦＣを配管から外して外部機関や外部設備で校正することは、ＭＦＣの再設置時のリーク試験や窒素ガス等による配管内の空気除去作業などの手間とコストが大きい。

そこで、ＭＦＣの健全性（経年変化などによる精度劣化）を設置現場で確認することが求められている。ＭＦＣの健全性を設置現場で確認する場合、ＭＦＣと直列に接続されている基準流量計で計測された基準流量とＭＦＣの設定流量との比較を実施している（特許文献１参照）。この場合、通常は、ＰＣ（Personal Computer）などによって基準流量と設定流量の比較を実施する。

しかしながら、例えば設置環境やセキュリティーの問題により、ＭＦＣが設置されている現場にＰＣを持ち込むことができない場合があった。
また、基準流量計やＭＦＣをＰＣに接続するためのインターフェイスやソフトウェアを用意しなければならないため、準備のための手間とコストが大きくなるという課題があった。

特開平７−１３４０５２号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、容易かつ低コストで健全性を確認することができるマスフローコントローラ、校正システムおよび校正方法を提供することを目的とする。

本発明のマスフローコントローラは、配管に配設されたバルブと、前記配管を流れる流体の流量を計測するように構成された流量計測部と、マスフローコントローラの校正時の流量設定値を予め記憶するように構成された記憶部と、前記流量計測部によって計測された流量値と前記流量設定値とが一致するように前記バルブを操作するように構成された流量制御部と、前記流量計測部によって計測された流量値が、マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された基準流量計によって計測された基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定するように構成された判定部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、マスフローコントローラの校正時に、前記記憶部から前記流量設定値を取得して前記流量制御部に対して設定するように構成された校正実行部をさらに備え、前記記憶部は、複数の流量設定値を予め記憶し、前記校正実行部は、前記複数の流量設定値を順番に前記流量制御部に対して設定し、流量設定値毎に前記判定部に判定処理を実行させることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例において、前記記憶部は、前記基準流量値を中心とする前記許容範囲を規定する閾値を予め記憶し、前記判定部は、前記閾値に基づいて、前記流量値が前記基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定することを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記流量値と前記基準流量値と前記判定部の判定結果とを表示するように構成された判定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの１構成例は、前記流量値と前記基準流量値と前記判定部の判定結果とを外部に出力するように構成された判定結果出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
また、本発明のマスフローコントローラの校正システムは、マスフローコントローラと、マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された前記基準流量計とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明のマスフローコントローラの校正方法は、配管を流れる流体の流量を計測する第１のステップと、前記第１のステップで計測した流量値とマスフローコントローラの校正時の流量設定値とが一致するように、前記配管に配設されたバルブを操作する第２のステップと、前記第１のステップで計測した流量値が、マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された基準流量計によって計測された基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定する第３のステップとを含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、マスフローコントローラの設置現場で流量値と基準流量値とを簡単に比較することができるので、容易かつ低コストでマスフローコントローラの校正を実施することができ、マスフローコントローラの健全性を確認することができる。

図１は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの校正システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの構成を示す図である。 図３は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの校正時の動作を説明するフローチャートである。 図４は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラの判定結果出力部による表示例を示す図である。 図５は、本発明の実施例に係るマスフローコントローラを実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係るＭＦＣの校正システムの構成を示すブロック図である。ＭＦＣの校正システムは、流量制御の対象となる流体が流れる配管１と、配管１に配設されたＭＦＣ２と、ＭＦＣ２と直列に配管１に配設された基準流量計３とから構成される。図１の例では、基準流量計３をＭＦＣ２の上流側に配置しているが、ＭＦＣ２を基準流量計３の上流側に配置してもよい。

図２はＭＦＣ２の構成を示す図である。ＭＦＣ２は、配管１に配設されたバルブ２０と、配管１を流れる流体の流量を計測する流量計測部２１と、流量計測部２１によって計測された流量値ＰＶと流量設定値ＳＰとが一致するようにバルブ２０を操作する流量制御部２２と、基準流量計３によって計測された基準流量値ＰＶｒｅｆを入力する基準流量入力部２３と、校正したい任意の流量設定値ＳＰを予め記憶する記憶部２４と、マスフローコントローラの校正時に記憶部２４から流量設定値ＳＰを取得して流量制御部２２に対して設定する校正実行部２５と、流量値ＰＶと基準流量値ＰＶｒｅｆとを比較する判定部２６と、流量値ＰＶと基準流量値ＰＶｒｅｆと判定部２６の判定結果とを表示または外部に出力する判定結果出力部２７とから構成される。

以下、本実施例の校正システムの動作について説明する。図１に示したように、本実施例の校正システムでは、基準流量計３をＭＦＣ２と直列に配管１に配設する。基準流量計３によって計測された基準流量値ＰＶｒｅｆを示すアナログ信号が基準流量計３から出力されるか、あるいは基準流量値ＰＶｒｅｆを示すデジタル信号が基準流量計３から送信され、これらアナログ信号またはデジタル信号がＭＦＣ２の基準流量入力部２３に入力される。なお、後述のようにＭＦＣ２の構成としてコンピュータを利用し、基準流量計３から基準流量値ＰＶｒｅｆをアナログ信号で受け取る場合、このアナログ信号は例えば基準流量入力部２３内のＡＤ変換器（不図示）によってデジタル信号に変換される。

図３はＭＦＣ２の校正時の動作を説明するフローチャートである。ＭＦＣ２の記憶部２４には、校正したい複数の流量設定値ＳＰが予め登録され、また合否判定に使用される閾値ＴＨが予め登録されている。

ＭＦＣ２の校正実行部２５は、ユーザから校正開始の指示が入力されると、記憶部２４から流量設定値ＳＰを取得して、取得した流量設定値ＳＰを流量制御部２２に対して設定する（図３ステップＳ１００）。校正開始の指示は、例えば通信による信号入力や、外部接点入力、ボタン押下などによって入力される。

ＭＦＣ２の流量計測部２１は、配管１を流れる流体の流量を継続的に計測する（図３ステップＳ１０１）。この流量計測部２１は、ＭＦＣ２に設けられている周知の構成である。ＭＦＣ２の流量制御部２２は、流量計測部２１によって計測された流量値ＰＶと校正実行部２５によって設定された流量設定値ＳＰとが一致するようにバルブ２０を継続的に操作する（図３ステップＳ１０２）。この流量制御部２２についても、ＭＦＣ２に設けられている周知の構成である。

次に、ＭＦＣ２の判定部２６は、流量計測部２１によって計測された整定時の流量値ＰＶが、基準流量計３によって計測された基準流量値ＰＶｒｅｆを中心とする所定の許容範囲（ＰＶｒｅｆ±ＴＨ）内かどうかを判定する（図３ステップＳ１０３）。流量値ＰＶが流量設定値ＳＰに到達するまで若干の時間がかかるので、このステップＳ１０３の判定処理は、流量値ＰＶが流量設定値ＳＰに整定した時点で行うことが望ましい。

そして、判定部２６は、流量計測部２１によって計測された整定時の流量値ＰＶと基準流量計３によって計測された基準流量値ＰＶｒｅｆとステップＳ１０３の判定結果とを、記憶部２４に保存すると共に判定結果出力部２７に渡す。

判定結果出力部２７は、流量値ＰＶと基準流量値ＰＶｒｅｆと判定部２６の判定結果とを表示する（図３ステップＳ１０４）。
判定終了後、校正実行部２５は、記憶部２４に判定処理を実施していない流量設定値ＳＰが残っているかどうかを確認し、判定処理を実施していない流量設定値ＳＰが残っている場合には（図３ステップＳ１０５においてＹＥＳ）、判定処理を実施していない流量設定値ＳＰについてステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理を行う。こうして、記憶部２４に登録されている流量設定値ＳＰ毎にステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理が実施される。

校正実行部２５は、判定処理を実施していない流量設定値ＳＰがなくなった時点で処理を終える。
図４は判定結果出力部２７による表示例を示す図である。図４の例では、画面４０に、流量値ＰＶと、基準流量値ＰＶｒｅｆと、判定結果の○印（許容範囲内）、×印（許容範囲外）が表示されている。なお、図４の例では、閾値ＴＨ＝１としている。

こうして、本実施例によれば、ＭＦＣ２の設置現場で流量値ＰＶと基準流量値ＰＶｒｅｆとを簡単に比較することができるので、容易かつ低コストでＭＦＣ２の校正を実施することができ、ＭＦＣ２の健全性を確認することができる。
なお、本実施例の判定処理を実施した後のＭＦＣ２の校正作業自体は、例えばＪＩＳ Ｂ ７５５２またはＪＩＳ Ｂ ７５５６で規定された方法に則って行えばよく、周知の方法であるので、説明は省略する。

なお、図３の例では、判定処理の度にステップＳ１０４の表示を行っているが、判定結果出力部２７は、全ての判定処理の終了後に表示を行ってもよい。
また、判定結果出力部２７は、記憶部２４に保存された流量値ＰＶと基準流量値ＰＶｒｅｆと判定結果とを、メモリカードや通信などの手段でＰＣ等の外部装置に出力できるようにしてもよい。

本実施例で説明したＭＦＣ２の流量制御部２２と基準流量入力部２３と記憶部２４と校正実行部２５と判定部２６と判定結果出力部２７とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図５に示す。コンピュータは、ＣＰＵ１００と、記憶装置１０１と、インターフェイス装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）１０２とを備えている。Ｉ／Ｆ１０２には、バルブ２０と流量計測部２１と基準流量計３と表示装置などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の校正方法を実現させるためのプログラムは記憶装置１０１に格納される。ＣＰＵ１００は、記憶装置１０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。

本発明は、マスフローコントローラを校正する技術に適用することができる。

１…配管、２…マスフローコントローラ、３…基準流量計、２０…バルブ、２１…流量計測部、２２…流量制御部、２３…基準流量入力部、２４…記憶部、２５…校正実行部、２６…判定部、２７…判定結果出力部。

Claims (7)

1. 配管に配設されたバルブと、
   前記配管を流れる流体の流量を計測するように構成された流量計測部と、
   マスフローコントローラの校正時の流量設定値を予め記憶するように構成された記憶部と、
   前記流量計測部によって計測された流量値と前記流量設定値とが一致するように前記バルブを操作するように構成された流量制御部と、
   前記流量計測部によって計測された流量値が、マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された基準流量計によって計測された基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定するように構成された判定部とを備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
2. 請求項１記載のマスフローコントローラにおいて、
   マスフローコントローラの校正時に、前記記憶部から前記流量設定値を取得して前記流量制御部に対して設定するように構成された校正実行部をさらに備え、
   前記記憶部は、複数の流量設定値を予め記憶し、
   前記校正実行部は、前記複数の流量設定値を順番に前記流量制御部に対して設定し、流量設定値毎に前記判定部に判定処理を実行させることを特徴とするマスフローコントローラ。
3. 請求項１または２記載のマスフローコントローラにおいて、
   前記記憶部は、前記基準流量値を中心とする前記許容範囲を規定する閾値を予め記憶し、
   前記判定部は、前記閾値に基づいて、前記流量値が前記基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定することを特徴とするマスフローコントローラ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスフローコントローラにおいて、
   前記流量値と前記基準流量値と前記判定部の判定結果とを表示するように構成された判定結果出力部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスフローコントローラにおいて、
   前記流量値と前記基準流量値と前記判定部の判定結果とを外部に出力するように構成された判定結果出力部をさらに備えることを特徴とするマスフローコントローラ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマスフローコントローラと、
   マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された前記基準流量計とを備えることを特徴とするマスフローコントローラの校正システム。
7. 配管を流れる流体の流量を計測する第１のステップと、
   前記第１のステップで計測した流量値とマスフローコントローラの校正時の流量設定値とが一致するように、前記配管に配設されたバルブを操作する第２のステップと、
   前記第１のステップで計測した流量値が、マスフローコントローラと直列に前記配管に配設された基準流量計によって計測された基準流量値に対して許容範囲内かどうかを判定する第３のステップとを含むことを特徴とするマスフローコントローラの校正方法。

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