JP4598044B2 - 流量検定故障診断装置、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラム - Google Patents

Description

本発明は、流量検定故障診断装置、流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラムに関するものである。

半導体製造プロセス中の成膜装置や乾式エッチング装置等においては、例えばシランやホスフィン等の特殊ガスや、塩素ガス等の腐食性ガス、及び水素ガス等の可燃性ガス等を使用する。
これらのガスはその流量を厳格に管理しなければならない。
その理由として、ガス流量がプロセスの良否に直接影響することが挙げられる。すなわち、ガス流量は、成膜プロセスにおいては膜質に、また、エッチングプロセスにおいては回路加工の良否に、それぞれ多大な影響を与え、半導体製品の歩留まりがガス流量の精度により決定される。

別の理由としては、この種のガスの多くは人体や環境に対する有害性、あるいは爆発性等を有することが挙げられる。これらのガスは、使用後に、直接大気に廃棄することは許されず、半導体製造プロセスに使用される装置には、ガス種に応じた除害手段を備えなければならない。しかしながら、かかる除害手段は通例処理能力が限られていて、許容値以上の流量が流れると、処理しきれずに有害ガスの環境への流出や、除害手段の破損につながることがある。
また、これらのガス、特に半導体製造プロセスに使用しうる高純度かつ無塵のものは高価な上、ガス種によっては自然劣化による使用制限があるため大量保管ができないことも理由として挙げられる。

そこで、従来から半導体製造プロセス回路内に流量制御機器である公知のマスフローコントローラを配して、ガス種ごとに最適の流量を流すようにしている。そして、かかるマスフローコントローラは、印加電圧を変更することにより、設定流量を変更してプロセスレシピの変更に対応できるようになっている。

ところが、半導体製造プロセスに用いるこれらのガス、いわゆるプロセスガスのうち特に成膜用材料ガスは、その特性上ガスライン内でも固形物を析出する可能性があり、流量体積を変化させることがある。マスフローコントローラは、高精度に一定流量を供給するために内部に細管を使用しており、かかる部分に固形物が少量でも析出してしまうと、供給する流量精度が悪化する原因となる。また、エッチングプロセス等に使用する腐食性の高いガスを流すので、マスフローコントローラの内部を耐食性の高い材料、例えばステンレス材等を使用したとしても、腐食は避けられず、経年劣化が起こる可能性があり、このことによっても流量精度が悪化するとなる。
このように、マスフローコントローラは、印加電圧と実流量との関係が変化し、実流量が変化する可能性がある。そのため、マスフローコントローラは、定期的に流量を検定され、較正される必要がある。

マスフローコントローラの流量検定は、基本的に膜流量計を使って行う。しかし、この測定は配管の一部を外して行うものであり、測定後には再び配管を元の状態に組み付けて漏れチェックをしなければならない。このため、作業には非常に手間がかかってしまう。
従って、配管から外さずに流量検定が行えることが理想的である。

配管を組んだままの状態で流量検定を行う方法としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。図１１は、従来の流量検定システム１００の概略構成図である。
従来の流量検定システム１００は、第１遮断弁１０１と第２遮断弁１０２との間にガス流路１０３が設けられ、マスフローコントローラ１１０で流量調整したプロセスガスをプロセスチャンバ１１１へ供給する。ガス流路１０３は、真空ポンプ１０４の入り口と、排気流路１０５を介して連通している。排気流路１０５には、第３遮断弁１０６と、温度センサ１０８と、圧力センサ１０７と、第４遮断弁１０９とが配置されている。流量検定システム１００は、それらの機器１０６，１０７，１０８，１０９と接続し、ガス種固有の圧縮因子データ、及び、マスフローコントローラ１１０の出口と第２遮断弁１０２と第４遮断弁１０９との間に形成される所定の空間の容積値を記憶する検定用制御装置を備える。

このような流量検定システム１００は、第１計測時に、圧力センサ１０７が測定する圧力Ｐ１と、温度センサ１０８が測定する温度Ｔ１と、それらの圧力Ｐ１と温度Ｔ１に対応する第１圧縮因子Ｚ１と、図中点線で容積Ｖから、質量Ｇ１を求める。また、流量検定システム１００は、第２計測時に、圧力センサ１０７が測定する圧力Ｐ２と、温度センサ１０８が測定する温度Ｔ２と、それらの圧力Ｐ２と温度Ｔ２に対応する第２圧縮因子Ｚ２と、容積Ｖから質量Ｇ２を求める。流量検定システム１００は、第１計測時の質量Ｇ１と第２計測時の質量Ｇ２との差を求め、その差からマスフローコントローラ１１０の流量を検定する。

上記流量検定システム１００は、プロセスで実際に使用するガスを用いて流量検定を行い、ガス種固有の係数を用いて計測値を補正するので、流量検定精度が高い。

特開２００６−３３７３４６号公報

しかしながら、従来の流量検定システム１００は、ガスボックス内に配置した圧力センサ１０７と温度センサ１０８の測定結果に基づいて流量検定するため、流量検定結果に異常があると判断した場合であっても、その異常の原因が、流量検定中のマスフローコントローラ１１０にあるとは限らず、圧力センサ１０７の故障や外乱（ガスボックス内の温度変化など）にある場合があった。従来の流量検定システム１００は、流量検定中のマスフローコントローラに流量の異常があることの確からしさを検証したくても、その手段がない。そのため、従来の流量検定システム１００は、マスフローコントローラ１１０から配管等を取り外し、マスフローコントローラ１０３をガスボックスから取り出して個別に故障を検査しなければならなかった。この故障検査は、流量検定システム１００が流量異常を検出したときと同条件で行えないため、流量異常が、流量検定中のマスフローコントローラ１１０の故障だけに起因するものであるのか、流量検定システム１００を構成する機器の故障に起因するかを、判別することができなかった。よって、従来の流量検定システム１００は、流量異常を検出した場合に、流量検定中のマスフローコントローラ１１０に異常があるとは限らす、流量検定の信頼性が低かった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、流量検定の信頼性を向上させることができる流量検定故障診断装置、流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る流量検定故障診断装置、流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラムは、次のような構成を有している。
（１）複数の流量制御機器と、圧力測定手段が測定した圧力に基づいて前記各流量制御機器の流量を測定し、流量異常を検知する流量検定ユニットと、を備えるガス供給配管系に用いられ、前記流量検定ユニットが流量異常を検知した場合に、前記圧力測定手段の故障を診断するモードを備える故障診断手段を有する流量検定故障診断装置。

（２）（１９）に記載の発明において、前記故障診断手段は、前記圧力測定手段が測定した圧力の平均値と基準値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段がゼロ点をシフトする故障をしたと判断するゼロ点シフト検知手段を有する。

（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記故障診断手段は、前記圧力測定手段が測定した圧力の出力変動幅と、前記圧力測定手段の出力変動幅初期値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段が出力変動異常を生じて故障したと判断する出力変動異常検知手段を有する。

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記ガス供給ユニットと前記流量検定ユニットを収納するガスボックスと、前記ガスボックス内の温度を測定するガスボックス用温度測定手段と、前記流量検定ユニットが前記流量制御機器の何れかについて流量異常を検知し、且つ、前記ガスボックス用温度測定手段が測定する温度が変化している場合には、前記流量異常が前記ガスボックス内の温度変化により生じたと判断する温度変化故障診断手段と、を有する。

（５）複数の流量制御機器と、前記各流量制御機器について圧力測定手段が測定する圧力に基づいて流量を測定し、流量異常を検知する流量検定ユニットと、を備えるガス供給配管系に用いられ、前記流量検定ユニットが、前記複数の流量制御機器全てに流量異常があると判断した場合には、前記複数の流量制御機器以外に前記流量異常の原因となる故障があると判断し、前記流量検定ユニットが、特定の流量制御機器にのみ流量異常があると判断した場合には、前記特定の流量制御機器に前記流量異常の原因となる故障があると判断する流量制御機器故障診断手段を有する。

（６）（５）に記載の発明において、前記圧力測定手段の故障を診断する圧力測定手段故障診断手段を有する。

（７）（５）又は（６）に記載の発明において、前記複数の流量制御機器と前記流量検定ユニットとを収納するガスボックスと、前記ガスボックス内の温度を測定するガスボックス用温度測定手段と、前記ガスボックス用温度測定手段が測定する温度に変動があると判断した場合に、前記流量異常の原因が前記ガスボックス内の温度変化であると判断するボックス内温度変動故障診断手段と、を有する。

（８）複数の流量制御機器について第１圧力測定手段が測定した圧力に基づいて流量を測定し、流量検定を行う流量検定ユニットが、流量異常を検知した場合に、前記流量異常の原因となる故障を診断する流量検定故障診断方法であって、前記流量検定ユニットが、特定の流量制御機器についてのみ流量異常を検知した場合には、前記特定の流量制御機器に前記流量異常の原因になる故障があると判断し、前記流量検定ユニットが、前記複数の流量制御機器全てに流量異常を検知した場合には、前記複数の流量制御機器以外に前記流量異常の原因になる故障があると判断する。

（９）（８）に記載の発明において、前記流量検定ユニット内を真空にする真空工程と、前記真空工程において真空にされた前記流量検定ユニットを密閉する密閉工程と、前記密閉工程で密閉された前記流量検定ユニット内の圧力を前記第１圧力測定手段で所定時間ごとに測定する圧力監視工程と、前記圧力監視工程で測定した圧力を初期値とを比較し、前記圧力監視工程で測定した圧力と前記初期値との差が許容範囲を超えている場合に、前記圧力測定手段に前記流量異常の原因となる故障があると判定する圧力測定手段故障判定工程と、を有する。

（１０）（８）に記載の発明において、前記第１圧力測定手段の上流側に配置された遮断弁を開き、前記第１圧力測定手段の下流側に配置される測定用開閉弁を閉じ、前記遮断弁と前記測定用開閉弁との間に、測定用ガスを目標圧力になるまで充填する充填工程と、前記遮断弁を閉じ、前記遮断弁と前記測定用開閉弁との間に密閉空間を形成する密閉工程と、前記第１圧力測定手段、及び、前記第１圧力測定手段と前記測定用開閉弁の間に配置される第２圧力測定手段が、所定時間ごとに圧力を測定する圧力監視工程と、前記圧力監視工程で前記第１圧力測定手段が測定した圧力を、前記第２圧力測定手段が測定した圧力と比較し、前記第１圧力測定手段が測定した圧力と前記第２圧力測定手段が測定した圧力との差が、許容範囲を超えている場合に、前記第１圧力測定手段に前記流量異常の原因となる故障があると判定する圧力測定手段故障判定工程と、を有する。

（１１）（８）乃至（１０）の何れか一つに記載の発明において、前記複数の流量制御機器と前記流量検定ユニットを収納するガスボックス内の温度を測定し、前記ガスボックス内の温度変動がある場合に、前記ガスボックス内の温度変動に前記流量変動の原因があると判断する。

（１２）複数の流量制御機器の流量を圧力測定手段が測定する圧力に基づいて測定し、流量検定を行う流量検定ユニットを備えるガス供給配管系を制御するコンピュータに、前記ガス供給配管系における流量異常を検知した場合に、前記流量異常の原因となる故障を診断させる流量検定故障診断プログラム。

本発明の流量検定故障診断装置は、流量検定ユニットが流量制御機器の何れかについて流量異常を検知した場合に、流量検定ユニットが備える圧力測定手段の故障を診断し、圧力測定手段の故障に基づく流量異常を流量制御機器の故障に基づく流量異常から切り分ける。よって、本発明の流量検定故障診断装置によれば、流量異常が圧力測定手段の故障に起因する場合まで流量制御機器の故障に起因すると誤判定することがなく、流量検定の信頼性を向上させることができる。

本発明の流量検定故障診断装置は、圧力測定手段が測定した圧力の平均値と基準値との差が、許容範囲を超えた場合に、圧力測定手段が出力変動異常を生じて故障したと判断するので、流量異常が圧力測定手段のゼロ点シフトに因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

本発明の流量検定故障診断装置は、圧力測定手段が測定した圧力の出力変動幅と圧力測定手段の出力変動幅初期値との差が、許容範囲を超えた場合に、圧力測定手段が出力変動異常を生じて故障したと判断するので、流量異常が圧力測定手段の出力変動異常に因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

本発明の流量検定故障診断装置は、流量検定ユニットが流量制御機器の何れかについて流量異常を検知した場合に、ガスボックス内の温度が変化しているときには、流量異常がガスボックス内の温度変化により生じたと判断するので、流量異常がガスボックス内の温度変化（外乱）に因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

本発明の流量検定故障診断システム及び流量検定故障診断方法は、流量検定ユニットが、複数の流量制御機器全てに流量異常があると判断した場合には、複数の流量制御機器以外に流量異常の原因となる故障があると判断し、流量検定ユニットが、特定の流量制御機器にのみ流量異常があると判断した場合には、その特定の流量制御機器に流量異常の原因となる故障があると判断し、流量異常の原因を切り分けている。よって、本発明の流量検定故障診断システム及び流量検定故障診断方法によれば、流量制御機器を取り外して検査する前に、流量異常の原因が流量制御機器にあるのか、それ以外にあるのかを判別することができ、流量検定の信頼性を向上させることができる。

本発明の流量検定故障診断システム及び流量検定故障診断方法は、圧力測定手段の故障を診断し、流量異常の原因が圧力測定手段にある場合を切り分けている。よって、本発明の流量検定故障診断システム及び流量検定故障診断方法によれば、流量異常の原因が流量制御機器以外にある場合に、流量異常の原因が圧力測定手段の故障にあることまで判定でき、故障に対処しやすい。

本発明の流量検定故障診断システム及び流量検定故障診断方法は、ガスボックス用温度測定手段が測定する温度に変動があると判断した場合に、流量異常の原因がガスボックス内の温度変化であると判断するので、更に、流量異常の原因を流量制御機器や圧力測定手段の故障から切り分けて判定することができ、故障に対処しやすい。

本発明の流量検定故障診断方法は、流量検定ユニット内を真空にした後、流量検定ユニットを密閉し、その後、密閉された流量検定ユニット内の圧力を第１圧力測定手段で所定時間ごとに測定する。それから、圧力測定手段が測定した圧力を初期値とを比較し、圧力測定手段が測定した圧力と初期値との差が許容範囲を超えている場合に、圧力測定手段に流量異常の原因となる故障があると判定する。よって、本発明の流量検定故障診断方法によれば、既設の流量検定ユニットを用いて圧力測定手段の故障を安価に検知することができる。

本発明の流量検定故障診断方法は、第１圧力測定手段の上流側に配置された遮断弁を開き、第１圧力測定手段の下流側に配置される測定用開閉弁を閉じ、遮断弁と測定用開閉弁との間に、測定用ガスを目標圧力になるまで充填した後、遮断弁を閉じ、遮断弁と前記測定用開閉弁との間に密閉空間を形成する。それから、第１圧力測定手段、及び、第１圧力測定手段と前記測定用開閉弁の間に配置される第２圧力測定手段によって、所定時間ごとに圧力を測定し、圧力を監視する。そして、第１圧力測定手段が測定した圧力を、第２圧力測定手段が測定した圧力と比較し、第１圧力測定手段が測定した圧力と第２圧力測定手段が測定した圧力との差が、許容範囲を超えている場合に、第１圧力測定手段に前記流量異常の原因となる故障があると判定する。よって、本発明の流量検定故障診断方法によれば、例えば、流量検定ユニットが圧力降下法によって流量検定を行う場合に、遮断弁と測定用開閉弁との間を真空にできない場合でも、流量異常の原因が第１圧力測定手段の故障にあることを適切に検知できる。

本発明の流量検定故障診断プログラムは、複数の流量制御機器の流量を圧力測定手段が測定する圧力に基づいて測定し、流量検定を行う流量検定ユニットを備えるガス供給配管系を制御するコンピュータに、ガス供給配管系における流量異常を検知した場合に、流量異常の原因となる故障を診断させるので、流量異常の原因を切り分けて判別し、流量検定の信頼性を向上させることができる。

次に、本発明に係る流量検定故障診断装置、流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラムの一実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
＜流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システムの全体構成＞
本発明の流量検定故障診断装置、流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法及び流量検定故障診断プログラムの第１実施形態について説明する。図１は、流量検定故障診断装置８、ガス供給配管系２５、流量検定故障診断システム２６の概略構成図である。
流量検定故障診断装置８及び流量検定故障診断システム２６は、例えば図１に示すガスボックス２０に適用される。ガス供給配管系２５は、ガスボックス２０内に、複数のガスユニット６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…が設置されている。複数のガスユニット６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…は、同一構成を有する。ここで、符号の添え字「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」…は、複数のガスユニット及びそれを構成する流体機器、流量制御機器等を区別するために便宜的に付けたものであり、以下の説明で特に区別する必要がない場合には、添え字「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」…を適宜省略する。

複数のガスユニット６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…は、ガス供給弁１５に並列に接続され、各種プロセスガスを処理室（図示せず）へ供給する。流量検定ユニット１０は、ガス供給弁１５と並列に配置されている。複数のガスユニット６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…は、流量検定ユニット１０を介して真空ポンプ（図示せず）に接続され、プロセスガスを排気する。

ガスボックス２０には、制御装置２１と、ガスボックス用温度センサ２２が設置されている。制御装置２１は、流量検定ユニット１０のコントローラであって、半導体製造装置側に設けた上位装置２３に接続されている。上位装置２３には、後述する流量検定故障診断プログラム３０がインストールされている。ガスボックス用温度センサ２２は、ガスボックス２０内の温度を測定する。

＜ガスユニットの構成＞
ガスユニット６は、レギュレータ１と、圧力センサ２と、入力側開閉弁３と、マスフローコントローラ４と、出力側開閉弁５とを直列に接続したものである。ガスユニット６は、レギュレータ１で設定圧力に調整したプロセスガスを、マスフローコントローラ４で流量を調整し、出力側開閉弁５から出力する。出力側開閉弁５から出力されたプロセスガスは、ガス供給弁１５を介して図示しない処理室へ供給されるか、流量検定ユニット１０を介して排気される。尚、各ガスユニット６には種類が異なるプロセスガスが供給される。

＜流量検定ユニット＞
流量検定ユニット１０は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１４との間に、圧力センサ１２と温度センサ１３とが配置されている。

＜制御装置の電気ブロック構成＞
図２は、制御装置２１の制御ブロック構成を示す図である。
制御装置２１は、周知のコンピュータであって、データの加工や演算を行うＣＰＵ３１と、読み出し専用のメモリであってプログラムを記憶するＲＯＭ３２と、読み書き可能な揮発性メモリであってデータやプログラムを記憶するＲＡＭ３３と、読み書き可能な不揮発性のメモリであってデータやプログラムを記憶するＮＶＲＡＭ３４と、ガスユニット２０内の機器との間での信号の入出力を制御する入出力インターフェース（以下「入出力Ｉ／Ｆ」という。）３５と、上位装置２３に接続してデータの送受信を制御する通信インターフェース（以下「通信Ｉ／Ｆ」という。）３６とを備える。

ＮＶＲＡＭ３４には、圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７とゼロ点シフト異常検知プログラム３８が記憶されている。これらのプログラム３７，３８については、後述する。

また、ＮＶＲＡＭ３４には、正常な圧力センサ１２が流量検定時に出力する圧力の最大値と最小値との差を示す「出力変動幅初期値」を記憶する出力変動幅初期値記憶手段３９と、正常な圧力センサ１２が流量検定時に測定する圧力の平均値を示す「圧力平均初期値」を記憶する圧力平均初期値記憶手段４０が設けられている。「出力変動幅初期値」と「圧力平均初期値」は、ガスユニット２０を半導体製造装置に取り付けた後や、ガスユニット２０の組立完成後に、後述する圧力センサ出力変動異常検知処理（図４参照）及び圧力センサゼロ点シフト検知処理（図５）を実行して得られた実測値であってもよいし、設計上の理論値であっても良い。

入出力Ｉ／Ｆ３５には、ガスボックス用温度センサ２２と、流量検定ユニット１０の第１遮断弁１１、圧力センサ１２、温度センサ１３及び第２遮断弁１４が接続されている。
一方、上位装置２３には、各ガスユニット６の圧力センサ２、入力側開閉弁３、マスフローコントローラ４及び出力側開閉弁５と、ガス供給弁１５が接続されている。

＜流量検定方法＞
次に、第１実施形態に係るガス供給配管系２５及び流量検定ユニット１０による流量検定方法について説明する。
例えば、ガスユニット６Ｊの流量検定を行う場合には、ガスユニット６Ａ〜６Ｉの出力用開閉弁５Ａ〜５Ｉと、ガス供給弁１５を弁閉状態にする一方、ガスユニット６Ｊの入力側開閉弁３Ｊ、出力側遮断弁５Ｊ、流量検定ユニット１０の第１遮断弁１１、第２遮断弁１４を弁開状態にする。この状態でマスフローコントローラ２０Ｊにプロセスガス供給源７Ｊからプロセスガスを供給する。マスフローコントローラ４Ｊの制御流量を安定させるために、ガスユニット６Ｊにプロセスガスを３０秒間流したら、流量検定ユニット１０の第２遮断弁１４を弁閉する。

すると、流量検定ユニット１０内の圧力が上昇していく。そこで、圧力センサ１２が圧力Ｐ１（例えば、５ｋＰａ）を検出してから圧力Ｐ２（例えば、１３ｋＰａ）を検出するまでの時間を計測する。時間を計測するのは、流量によって圧力上昇時間が異なるからである。圧力センサ１２が１３ｋＰａを検出したら、第２遮断弁１４を弁開状態にし、次の流量検定へ移行する。

制御装置２１は、圧力センサ１２と温度センサ１３から測定結果を入力し、次のようにして流量を算出する。

第１遮断弁１１と第２遮断弁１４との間の圧力上昇量ΔＰは、圧力Ｐ２から圧力Ｐ１を減算することによりわかる。圧力センサ１２は、一定間隔（例えば０．１秒間隔）で圧力を検出するため、圧力センサ１２が圧力Ｐ１を検出してから圧力Ｐ２を検出するまでの圧力検出回数をカウントすることにより、第１遮断弁１１と第２遮断弁１４との間の圧力がＰ１からＰ２まで上昇する計測時間Δｔがわかる。そして、圧力上昇量ΔＰを計測時間Δｔで割り算することにより、単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔがわかる。気体定数Ｒは、使用するプロセスガスの気体定数をそのまま使用すればわかる。温度Ｔは、温度センサ１４が検出する温度でわかる。更に、タンク体積Ｖは、流量検定前に予め測定され、ＮＶＲＡＭ３４に記憶されている。そこで、判明している数値（単位時間あたりの上昇圧力値ΔＰ／Δｔ、気体定数Ｒ、温度Ｔ、タンク体積Ｖ）を下記の数式１にあてはめ、流量Ｑを算出する。

流量検定ユニット１０は、算出した流量Ｑをマスフローコントローラ４Ｊの設定流量と比較し、一致している場合には、マスフローコントローラ４Ｊが適正に流量制御している（正常）と判断し、一致しなければ、マスフローコントローラ４Ｊが適正に流量制御していない（異常）と判断する。

＜流量検定故障診断方法＞
次に、上記流量検定故障診断方法について、図３を参照して説明する。図３は、図２に示す上位装置２３が実行する流量検定ユニット故障診断プログラム３０の動作を示すフローチャートである。
上位装置２３は、ガスボックス２０内の全てのマスフローコントローラ４について流量検定を完了し、流量異常を検出したときをトリガとして、図３に示す流量検定故障診断プログラム３０を実行する。

具体的には、上位装置２３は、図３のステップ１（以下「Ｓ１」という。）において、全てのマスフローコントローラ４（流量制御機器）に流量異常があるか否かを判断する。全てのマスフローコントローラ４に流量異常がないと判断した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、流量異常を検出したマスフローコントローラ４が故障していると判断する。

一方、全てのマスフローコントローラ４に流量異常があると判断した場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、Ｓ２において、流量異常を生じたマスフローコントローラ４の流量Ｑが設定流量から全て同じ方向にずれているか否かを判断する。流量異常を生じたマスフローコントローラ４の流量Ｑが設定流量から全て同じ方向にずれていない場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、Ｓ３において、圧力センサ１２の圧力変動が正常であるか否かを判断する。この判断方法については、後述する。圧力センサ１２の圧力変動が正常でない場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、流量検定ユニット１０の圧力センサ１２に出力変動の異常があると判断する。これに対して、圧力センサ１２の圧力変動が正常である場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、流量検定ユニット１０が故障したと判断する。

流量異常を生じたマスフローコントローラ４の流量Ｑが設定流量から全て同じ方向にずれていると判断した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、Ｓ４において、ガスボックス用温度センサ２２が測定した温度を制御装置２１を介して入力し、ガスボックス２０内の温度に変動がないか判断する。ガスボックス２０内の温度変動があると判断した場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、ガスボックス２０内の温度変化（装置外乱影響）により流量異常を検出したと判断する。尚、ガスボックス２０内の温度変化（外乱）に伴う故障判断は、流量検定故障診断装置８の制御装置２１が直接行ってもよい。

ガスボックス２０内の温度変動がないと判断した場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｓ５において、圧力センサ１２のゼロ点がシフトしているか否かを検出する。圧力センサ１２のゼロ点シフトの検知処理については、後述する。圧力センサ１２のゼロ点がシフトしていないと判断した場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、流量検定ユニット１０の圧力センサ１２がスパンずれを生じたために、流量異常を検出したと判断する。圧力センサ１２のゼロ点がシフトしたと判断した場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、流量異常検出の原因が、圧力センサ１２のゼロ点がシフトしたことにあると判断する。

＜圧力センサ出力変動検出方法＞
図４は、図２に示す圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７のフローチャートである。
上位装置２３は、圧力センサ１２の出力変動が正常であるか検知する場合には（図３のＳ３）、流量検定故障診断装置８の制御装置２１に、出力変動検知指示を送信する。制御装置２１は、出力変動検知指示を入力すると、ＣＰＵ３１がＮＶＲＡＭ３４から圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７を読み出してＲＡＭ３３にコピーし、実行する。これにより、制御装置２１は、圧力センサ１２の出力変動が正常であるか否かを判断する。

具体的には、上位装置２３は、ガス供給配管系２５の故障診断を行う場合、各ガスユニット６の入力側開閉弁３と出力側開閉弁５とガス供給弁１５を閉じ、図示しない処理室へのプロセスガスの供給を遮断している。また、制御装置２１は、第１及び第２遮断弁１１，１４を閉じ、排気ラインを遮断している。制御装置２１は、上位装置２３から出力変動見検知指示を入力すると、図４のＳ１１において、流量検定ユニット１０の第１遮断弁１１を閉じたまま、第２遮断弁１４を開くことによって、第１及び第２遮断弁１１，１４を接続する管路で構成されるタンク内（流量検定ユニット１０内）を真空にする。

そして、制御装置２１は、Ｓ１２において、圧力センサ１２の圧力検出結果に基づいて、流量検定ユニット１０内の圧力が所定圧以下になったか否かを判断する。ここで、所定圧は、真空ポンプの能力、圧力センサ精度、流量検定精度から決定する。本実施形態では、所定圧を８０Ｐａとする。流量検定ユニット１０内の圧力を８０Ｐａ以下まで真空にした場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、Ｓ１４へ進む。

一方、流量検定ユニット１０内を８０Ｐａ以下まで真空にしていない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ１３において、真空引き時間が１分経過したか否かを判断する。真空引き時間が１分を経過していない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ１２に戻る。これに対して、流量検定ユニット１０の圧力が８０Ｐａ以下まで真空になっていなくても（Ｓ１２：Ｎｏ）、真空引き時間が１分経過していたら（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、Ｓ１４へ進む。例えば、圧力センサ１２が故障等によって流量検定ユニット１０内の圧力を正確に測定していない場合に、過剰な真空引きによって流量検定ユニット１０を故障させることを防止するためである。

Ｓ１４では、第２遮断弁１４を閉じ、Ｓ１５において、第１遮断弁１１と第２遮断弁１５との圧力を圧力センサ１２で監視し始める。そして、Ｓ１６において、圧力監視を開始してから０．５秒が経過したか否かを判断する。０．５秒が経過するまでは（Ｓ１６：Ｎｏ）、そのまま待機する。

一方、圧力監視開始後から０．５秒が経過したら（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、Ｓ１７において、圧力センサ１２が測定する圧力をＲＡＭ３３に記憶して保存する。そして、Ｓ１８において、圧力を監視し始めてから６０秒が経過したか否かを判断する。圧力を監視し始めてから６０秒が経過しない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ１６に戻り、直前に圧力センサ１２から圧力を入力してＲＡＭ３３に記憶してから０．５秒が経過したか否かを判断する。０．５秒が経過したら、圧力センサ１２が測定した圧力を再度ＲＡＭ３３に記憶する。

このようにして、圧力を監視し始めてから６０秒の間に圧力を０．５秒毎にサンプリングしたら（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、Ｓ１９において、ＲＡＭ３３に保存した１２０個の圧力サンプリングデータの最大値と最小値を求め、最大値と最小値の差から圧力変動幅を求める。

そして、Ｓ２０において、圧力変動幅初期値記憶手段３８から「圧力変動幅初期値」を読み出し、Ｓ１９で求めた圧力変動幅を「圧力変動幅初期値」と比較する。そして、Ｓ２１において、Ｓ１９で求めた圧力変動幅を初期値との差が、許容変動圧力幅以内であるか否かを判断し、圧力センサ１２の出力値が初期時からどれくらいずれたかを確認する。ここで、許容変動圧力幅は、流量検定精度に応じて設定され、流量検定精度がシビアであるほど、許容変動圧力幅を小さくすることが望ましい。本実施形態では、許容変動圧力幅を２６Ｐａとする。

Ｓ１９で求めた圧力変動幅と「圧力変動幅初期値」との差が、２６Ｐａ以内である場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、Ｓ２２において、圧力センサ１２の出力変動が正常であると判断し、出力変動正常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

一方、Ｓ１９で求めた圧力変動幅と「圧力変動幅初期値初期値」との差が、２６Ｐａ以内でないと判断した場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、Ｓ２３において、圧力センサ１２の出力変動に異常があると判断し、出力変動異常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

上位装置２３は、図３のＳ４において、制御装置２１から出力変動正常信号を受信したときには、流量検定ユニット１０の故障に起因して流量異常が生じたと判定する。
一方、上位装置２３は、図３のＳ４において、制御装置２１から出力変動異常信号を受信したときには、流量検定ユニット１０の圧力センサ１２の出力変動異常に起因して流量異常が生じたと判定する。

＜圧力センサゼロ点シフト検出方法＞
次に、圧力センサ１２のゼロ点シフトの検出方法について説明する。図５は、図３に示す圧力センサゼロ点シフト検知処理の動作を示すサブフローチャートである。
上位装置２３は、図３のＳ５において、圧力センサ１２のゼロ点がシフトしたか否かを判断する場合に、流量検定故障診断装置８の制御装置２１にゼロ点シフト検知指示を送信する。ゼロ点シフト検知指示を入力した制御装置２１は、ＣＰＵ３１がＮＶＲＡＭ３４からゼロ点シフト検知プログラム３８を読み出してＲＡＭ３３にコピーし、実行する。これにより、制御装置２１は圧力センサ１２のゼロ点が正常であるか否かを判断する。尚、圧力センサゼロ点シフト検知処理は、圧力センサ１２が測定した圧力の取扱いを除き、基本的に、図４に示す圧力センサ出力変動検知処理と同様である。よって、ここでは、図４に示す圧力センサ出力変動異常検知処理と異なる点を中心に説明し、図４に示す圧力センサ出力変動異常検知処理と同様の処理については図面に同一符号を付し、説明を適宜省略する。

ＣＰＵ３１は、流量検定ユニット１０内を８０Ｐａ以下の真空状態になったら、若しくは、流量検定ユニット１０内の圧力を真空引きし初めてから１分が経過したら、第２遮断弁１４を閉じ、その後、圧力センサ１２の測定結果に基づいて流量検定ユニット１０内の圧力を監視し始める（Ｓ１１，Ｓ１２：Ｙｅｓ、Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ１４、Ｓ１５参照）。ＣＰＵ３１は、圧力監視を開始してから６０秒が経過するまで、０．５秒毎に圧力センサ１２から圧力検出結果を取得し、直前までに測定した圧力を加算した値に新たに取得した圧力を加算し、算出した値をＲＡＭ３３に上書き保存する（Ｓ１４、Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ３１、Ｓ１８：ＮＯ）。

圧力を監視し始めてから６０秒が経過したら（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、Ｓ３２において、ＲＡＭ３３に記憶している圧力加算値を、サンプリング回数（１２０回）で割ることにより、６０秒間の圧力値の平均（圧力平均値）を算出する。そして、Ｓ３３において、圧力平均初期値記憶手段４０から「圧力平均初期値」を読み出し、Ｓ３２で算出した圧力平均値と比較する。そして、Ｓ３４において、Ｓ３２で算出した圧力平均値と「圧力平均初期値」との差が、許容圧力値以内であるか否かを判断する。許容圧力値は、流量検定精度に応じて設定され、検定精度がシビアである程、許容圧力値を小さくすることが望ましい。本実施形態では、８０Ｐａとする。

Ｓ３２で算出した圧力平均値と圧力平均初期値との差が８０Ｐａ以内であると判断した場合には（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、Ｓ３５において、圧力センサ１２のゼロ点が正常であると判断し、ゼロ点正常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

一方、Ｓ３２で算出した圧力平均値と圧力平均初期値との差が、８０Ｐａ以内でないと判断した場合には（Ｓ３４：Ｎｏ）、Ｓ３６において、圧力センサ１２のゼロ点に異常があると判断し、ゼロ点異常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

上位装置２３は、図３のＳ５において、制御装置２１からゼロ点正常信号を受信したときには、流量異常が圧力センサ１２のスパンずれに起因すると判定する。
一方、上位装置２３は、図３のＳ５において、制御装置２１からゼロ点異常信号を受信したときには、流量異常が流量検定ユニット１０の圧力センサ１２のゼロ点シフトに起因すると判定する。

＜作用効果＞
第１実施形態の流量検定故障診断装置８は、流量検定ユニット１０がマスフローコントローラ４の何れかについて流量異常を検知した場合に、流量検定ユニット１０が備える圧力センサ１２の故障を診断し、圧力センサ１２の故障に基づく流量異常をマスフローコントローラ４の故障に基づく流量異常から切り分ける。よって、第１実施形態の流量検定故障診断装置８によれば、流量異常が圧力センサ１２の故障に起因する場合までマスフローコントローラ４の故障に起因すると誤判定することがなく、流量検定の信頼性を向上させることができる。

特に、第１実施形態の流量検定故障診断装置８は、マスフローコントローラ４をガスユニット６から取り外さずに、流量異常検知時と同一条件で圧力センサ１２の故障を診断するので、流量異常原因が圧力センサ１２の故障に起因することを、流量異常がマスフローコントローラ４の故障に起因することと明確に判別することができる。

第１実施形態の流量検定故障診断装置８及び流量検定故障診断システム２６、流量検定故障診断方法は、流量検定ユニット１０内を真空にした後に第１及び第２遮断弁１１，１４を閉じて流量検定ユニット１０を密閉し、その後、流量検定ユニット１０内の圧力を圧力センサ１２で測定して監視する（図５のＳ１１、Ｓ１２：Ｙｅｓ、Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ３１、Ｓ１８：Ｙｅｓ参照）。流量検定故障診断装置８は、圧力センサ１２が測定した圧力を平均した圧力平均値と、圧力平均初期値とを比較し、その差が許容範囲（本実施形態では８０Ｐａ）を超えた場合に、圧力センサ１２がゼロ点をシフトさせる故障をしたと判断する（図５のＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４：Ｎｏ、Ｓ３６参照）。よって、第１実施形態の流量検定故障診断装置８によれば、流量異常が圧力センサ１２のゼロ点シフトに因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

第１実施形態の流量検定故障診断装置８及び流量検定故障診断システム２６、流量検定故障診断方法は、流量検定ユニット１０内を真空にした後に第１及び第２遮断弁１１，１４を閉じて流量検定ユニット１０を密閉し、その後、流量検定ユニット１０内の圧力を圧力センサ１２で測定して監視する（図４のＳ１１、Ｓ１２：Ｙｅｓ。Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ１７、Ｓ１８：Ｙｅｓ参照）。それから、流量検定故障診断装置８は、圧力センサ１２が測定した圧力の出力変動幅と圧力センサ１２の出力変動幅初期値とを比較し、その差が許容範囲を超えた場合に、圧力センサ１２が出力変動異常を生じて故障したと判断する（図４のＳ１９、Ｓ２０、Ｓ２１：Ｎｏ、Ｓ２３参照）。よって、第１実施形態の流量検定故障診断装置８によれば、流量異常が圧力センサ１２の出力変動異常に因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

第１実施形態の流量検定故障診断装置８（上位装置２３）及び流量検定故障診断システム２６は、流量検定ユニット１０がマスフローコントローラ４の何れかについて流量異常を検知した場合に、ガスボックス２０内の温度が変化しているときには、流量異常がガスボックス２０内の温度変化により生じたと判断するので、流量異常がガスボックス２０内の温度変化（外乱）に因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

第１実施形態の流量検定故障診断システム２６及び流量検定故障診断方法は、流量検定ユニット１０が、複数のマスフローコントローラ４の全てに流量異常があると判断した場合には、複数のマスフローコントローラ４以外に流量異常の原因となる故障があると判断し、流量検定ユニット１０が、特定のマスフローコントローラ４にのみ流量異常があると判断した場合には、その特定のマスフローコントローラ４に流量異常の原因となる故障があると判断し、流量異常の原因がマスフローコントローラにある場合とない場合とを切り分けている（図３のＳ１参照）。よって、第１実施形態の流量検定故障診断システム２６及び流量検定故障診断方法によれば、マスフローコントローラ４を取り外して検査する前に、流量検定時と同一条件で流量異常の原因がマスフローコントローラ４にあるのか、それ以外にあるのかを判別することができ、流量検定の信頼性を向上させることができる。

第１実施形態の流量検定故障診断プログラム３０は、複数のマスフローコントローラ４の流量を圧力センサ１２が測定する圧力に基づいて測定し、流量検定を行う流量検定ユニット１０を制御する上位装置２３に、流量検定ユニット１０が流量異常を検知した場合に、流量異常の原因となる故障を診断させるので（図３参照）、流量異常の原因を切り分けて判別し、流量検定の信頼性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の流量検定故障診断装置に係る第２実施形態について、図面を参照して説明する。

＜流量検定故障診断装置の全体構成＞
図６は、流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａの概略構成を示す図である。
第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａは、流量検定ユニット１０Ａを備えるガス供給配管系２５Ａに適用される点が、第１実施形態の流量検定故障診断装置と相違する。よって、ここでは、第１実施形態と相違する点を中心に説明し、第１実施形態と共通する点は図面に同一符号を付し、適宜説明を省略する。尚、図中添え字「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」…は、ガスユニット等を区別するために便宜的につけたものであり、特に区別する必要がない場合には添え字を省略する。

流量検定故障診断装置８Ａは、ガスボックス２０内に、パージガスユニット５０から複数のガスユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ…にパージガスを供給する回路構成を備える。流量検定故障診断装置８Ａは、パージガスユニット５０が、レギュレータ５２と、「第２圧力測定手段」の一例である第２圧力センサ５５と、逆止弁５７と、測定用開閉弁５６と、逆止弁５７と、パージガス供給弁５８と、マスフローコントローラ５９とを直列に接続し、パージガスライン７１の一部を構成する。レギュレータ５２と第２圧力センサ５５との間には、流量検定ユニット１０Ａ（後述）が配置されている。このようなパージガスユニット５０は、レギュレータ５２がパージガス供給源５１に接続され、マスフローコントローラ５９が、図示しない処理室に接続される。レギュレータ５２の下流側には、排気ライン７２が接続されている。排気ライン７２は、上流側から第１排気弁５３と第２排気弁５４が配置され、図示しない真空ポンプに接続される。

ガスユニット６０は、入力弁６２と、レギュレータ６３と、第３圧力センサ６４と、出力弁６５と、マスフローコントローラ６６とを直列に接続し、ガスライン７３の一部を構成する。ガスユニット６０は、マスフローコントローラ６６の上流側に、パージガスライン７１から分岐したパージガス供給ライン７４が接続している。パージガス供給ライン７４には、上流側から逆止弁６７とパージガス入力弁６８とが配置されている。このようなガスユニット６０は、入力弁６２がプロセスガス供給源６１に接続され、マスフローコントローラ６６が図示しない処理室に接続される。尚、各ガスライン６０には、種類が異なるプロセスガスＡ，Ｂ，Ｃ…が供給される。

＜流量検定ユニット＞
流量検定ユニット１０Ａは、上流側から遮断弁４１と、タンク４２と、温度センサ４３と、「第１圧力測定手段」の一例である第１圧力センサ４４と、レギュレータ４５とを接続したものである。流量検定ユニット１０Ａは、レギュレータ５２と測定用開閉弁５６との間の容積が小さいため、タンク４２を設けて圧力降下時間の測定に必要な容積を確保している。レギュレータ４５は、流量検定時にマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の一次側圧力を一定にするためにもうけられている。

＜制御装置の電気ブロック構成＞
図７は、図６に示す制御装置２１Ａの電気ブロック図である。
制御装置２１Ａは、第１実施形態と同様のマイクロコンピュータであるが、圧力降下法により流量検定を行うため、圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７Ａと圧力センサゼロ点シフト検知プログラム３８Ａの処理が第１実施形態と異なっている。

また、入出力Ｉ／Ｆ３５には、ガスボックス用温度センサ２２と流量検定ユニット１０Ａの遮断弁４１、温度センサ４３、第１圧力センサ４４が、接続されている。また、入出力Ｉ／Ｆ３５には、第２排気弁５４と測定用開閉弁５６が接続されている。
尚、上位装置２３には、第１及び第２排気弁５３，５４、パージガスユニット５０の第２圧力センサ５５、測定用開閉弁５６、パージガス供給弁５８、マスフローコントローラ５９、各ガスユニット６０の入力弁６２、第３圧力センサ６４、出力弁６５、マスフローコントローラ６６、パージガス入力弁６８が、接続されている。

＜流量検定方法＞
例えば、マスフローコントローラ６６Ａの流量検定を行う場合には、上位装置２３は、プロセスガスライン７３Ａ，７３Ｂ，７３の入力弁６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃと出力弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃとを弁閉し、プロセスガスＡ，Ｂ，Ｃの供給を遮断する。また、上位装置２３は、第１及び第２排気弁５３，５４を閉じ、排気を遮断する。また、上位装置２３は、パージガス供給弁５８とパージガス入力弁６８Ｂ，６８Ｃを閉じ、遮断弁４１と測定用開閉弁５６とパージガス入力弁６８Ａを開くことによって、プロセスガスライン７３Ａに残留するプロセスガスをパージガスに置換する。

パージガスを置換している間、レギュレータ５２がパージガスの圧力を設定圧力に調整する。上位装置２３は、パージガスライン７１が設定圧力に安定したら、遮断弁４１を閉じてパージガスの供給を遮断する。その後も、マスフローコントローラ６６Ａからは、パージガスが出力され、第１圧力センサ４４の測定値が次第に低下する。このとき、レギュレータ４５が、その下流側の圧力を設定圧力に調整することによって、逆止弁５７，６７Ａ，６７Ｂ，６７Ｃ…による容積変化をなくし、マスグローコントローラ６６Ａの流量計測を安定して行うことができる。上位装置２３は、第１圧力センサ４４が目標圧力を計測するまでの圧力降下時間を測定し、その圧力降下時間に基づいて、マスフローコントローラ６６Ａの流量を計測する。そして、上位装置２３は、マスフローコントローラ６６Ａの初期状態での圧力降下時間と、今回の計測による圧力降下時間とが比較演算されて流量変化率が算出され、マスフローコントローラ６６Ａの流量検定が行われる。

上位装置２３は、上記流量検定により流量異常を検知すると、図３に示す故障診断プログラムを実行する。このとき、圧力センサ出力変動異常検知処理と圧力センサゼロ点シフト検知処理は次のようにして行う。

＜圧力センサ出力変動異常検知＞
図８は、図６に示す圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７Ａのフローチャートである。
制御装置２１Ａは、上位装置２３から圧力変動検知指示を入力すると、ＣＰＵ３１が、ＮＶＲＡＭ３４から圧力センサ出力変動異常検知プログラム３７Ａを読み出してＲＡＭ３３にコピーし、実行する。これにより、制御装置２１Ａは、第１圧力センサ４４の出力変動異常を検知する。尚、図８に示す圧力センサ出力変動異常検知処理は、流量検定ユニット１０Ａを備えるガス供給配管系２５Ａに適用されるため、第１圧力センサ４４でシステム８Ａ内の圧力を監視し始めるまでの処理が、第１実施形態と異なる。

上位装置２３は、第１圧力センサ４４の出力変動が正常か否かを判断するときには、第１及び第２遮断弁５３，５４と、パージガス入力弁６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ…を閉じ、パージガスの供給及び排気を遮断している。また、上位装置２３は、入力弁６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ…と出力弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ…を閉じ、プロセスガスの供給を遮断している。この状態で、制御装置２１Ａは、遮断弁４１を閉じるとともに、第２排気弁５４と測定用開閉弁５６を開き、流量検定ユニット１０Ａ内を真空にする（Ｓ４１参照）。

制御装置２１Ａは、第１圧力センサ４４が測定する圧力が８０Ｐａ以下になった場合、又は、真空引きを開始してから１分が経過した場合に、パージ弁５８を閉じる（Ｓ１２：Ｙｅｓ、Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ４２参照）。

その後、制御装置２１Ａは、０．５秒毎に第１圧力センサ４４で圧力を測定してＲＡＭ３３に記憶し、ユニット１０Ａ内の圧力を監視する。圧力監視開始後から６０秒が経過したら、ＲＡＭ３３に記憶した最大圧力値と最小圧力値とに基づいて圧力変動幅を求め、圧力変動幅と圧力変動幅初期値との差に基づいて、第１圧力センサ４４の出力変動に異常があるか否かを判断し、その判断結果を上位装置２３に送信した後、処理を終了する（Ｓ１５〜Ｓ２３参照）。

＜圧力センサゼロ点シフト異常検知処理＞
次に、圧力センサゼロ点シフト異常検知処理について説明する。図９は、図６に示す圧力センサゼロ点シフト検知プログラム３８Ａのフローチャートである。
図９に示す圧力センサゼロ点シフト検知処理は、流量検定ユニット１０Ａを備えるガス供給配管系２５Ａに適用されるため、第１圧力センサ４４でシステム８Ａ内の圧力を監視し始めるまでの処理や判断基準となる圧力値が、第１実施形態と異なる。

上位装置２３は、第１圧力センサ４４のゼロ点がシフトしているか否かを判断するときには、第１及び第２遮断弁５３，５４と、パージガス入力弁６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ…を閉じ、パージガスの供給及び排気を遮断している。また、上位装置２３は、入力弁６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ…と出力弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ…を閉じ、プロセスガスの供給を遮断している。この状態で、制御装置２１Ａは、Ｓ５１において、第１排気弁５３、パージガスユニット５０のパージガス供給弁５８、各ガスユニット６０のパージガス入力弁６８、遮断弁４１が閉じられた状態のときに、遮断弁４１を閉じる一方、第２排気弁５４と測定用開閉弁５６を開く。この状態で、図示しない真空ポンプが上位装置２３に駆動され、流量検定ユニット１０Ａ内を真空引きする。

そして、Ｓ５２において、第１圧力センサ４４が測定する圧力に基づいて、ユニット１０Ａ内の圧力が所定値以下になったか判断する。ここで、所定値は、圧力上昇時と同様に決定することが望ましい。本実施形態では、−９７ｋＰａＧとする。

ユニット１０Ａ内の圧力が−９７ｋＰａＧ以下になった場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、Ｓ５３へ進む。一方、ユニット１０Ａ内の圧力が−９７ｋＰａＧ以下になっていない場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、Ｓ１３において、真空引き時間が１分を経過したか否かを判断する。真空引き時間が１分を経過していない場合には（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ５２に戻る。これに対して、ユニット１０Ａ内の圧力が−９７ｋＰａＧ以下でなくても、真空引き時間が１分を経過した場合には（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、Ｓ５３へ進む。

Ｓ５３では、パージ弁５８を閉じ、遮断弁４１とパージ弁５８との間に密閉空間を形成する。それから、Ｓ１５において、第１圧力センサ４４により、ユニット１０Ａ内の圧力を監視し始める。制御装置２１Ａは、圧力監視を開始してから６０秒が経過するまで、０．５秒毎に第１圧力センサ４４から圧力測定結果を取得し、圧力測定結果を取得する度に、その圧力測定直前までに測定した圧力に新たに測定した圧力を加算して圧力加算値を求め、先にＲＡＭ３３に記憶した圧力加算値に上書きする（Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ３１、Ｓ１８：Ｎｏ参照）。圧力監視開始後から６０秒が経過したら、ＲＡＭ３３に記憶されている圧力加算値を圧力のサンプリング回数（ここでは１２０回）で割ることにより、圧力平均値を求め、求めた圧力平均値を「圧力平均初期値」と比較する（Ｓ３２，３３参照）。

そして、Ｓ５４において、圧力平均値と「圧力平均初期値」との差を求め、圧力平均値が「圧力平均初期値」からずれる値が、許容圧力範囲以下であるか否かを判断する。許容圧力範囲は、圧力上昇時と同様にして決定することが望ましい。本実施形態では、３ｋＰａとする。圧力平均値が「圧力平均初期値」からずれる値が、許容圧力範囲以下である場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、Ｓ３５において、圧力センサゼロ点が正常である旨のゼロ点正常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。一方、圧力平均値が「圧力平均初期値」からずれる値が、許容圧力範囲以下でない場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、Ｓ３６において、圧力センサゼロ点が異常である旨のゼロ点異常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

＜作用効果＞
第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａは、流量検定ユニット１０Ａがマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の何れかについて流量異常を検知した場合に、流量検定ユニット１０Ａが備える第１圧力センサ４４の故障を診断し、第１圧力センサ４４の故障に基づく流量異常をマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に基づく流量異常から切り分ける。よって、第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａによれば、流量異常が第１圧力センサ４４の故障に起因する場合までマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に起因すると誤判定することがなく、流量検定の信頼性を向上させることができる。

特に、第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａは、マスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…をガスユニット５０，６０から取り外さずに、流量異常検知時と同一条件で第１圧力センサ４４の故障を診断するので、流量異常原因が第１圧力センサ４４の故障に起因することを、流量異常がマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に起因することと明確に判別することができる。

第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法は、遮断弁４１と閉じ、第２遮断弁５４と測定用開閉弁５６を開いた状態で、流量検定ユニット１０Ａ内を真空にした後、測定用開閉弁５６を閉じて流量検定ユニット１０Ａを密閉し、その後、流量検定ユニット１０Ａ内の圧力を第１圧力センサ４４で測定して監視する（図９のＳ５１、Ｓ５２：Ｙｅｓ、Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ５３、Ｓ１５、Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ３１、Ｓ１８：Ｙｅｓ参照）。流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法は、第１圧力センサ４４が測定した圧力を平均した圧力平均値と、圧力平均初期値とを比較し、その差が許容範囲（本実施形態では３ｋＰａ）を超えた場合に、第１圧力センサ４４がゼロ点をシフトさせる故障をしたと判断する（図５のＳ３２、Ｓ５４、Ｓ５５：Ｎｏ、Ｓ３６参照）。よって、第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法によれば、流量異常が第１圧力センサ４４のゼロ点シフトに因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法は、遮断弁４１と閉じ、第２遮断弁５４と測定用開閉弁５６を開いた状態で、流量検定ユニット１０Ａ内を真空にした後、測定用開閉弁５６を閉じて流量検定ユニット１０Ａを密閉し、その後、流量検定ユニット１０Ａ内の圧力を第１圧力センサ４４で測定して監視する（図９のＳ４１、Ｓ１２：Ｙｅｓ、Ｓ１３：Ｙｅｓ、Ｓ４２、Ｓ１５、Ｓ１６：Ｙｅｓ、Ｓ１７、Ｓ１８：Ｙｅｓ参照）。それから、流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法は、第１圧力センサ４４が測定した圧力の出力変動幅と第１圧力センサ４４の出力変動幅初期値とを比較し、その差が許容範囲を超えた場合に、第１圧力センサ４４が出力変動異常を生じて故障したと判断する（図４のＳ１９、Ｓ２０、Ｓ２１：Ｎｏ、Ｓ２３参照）。よって、第２実施形態の流量検定故障診断装置８Ａ及び流量検定故障診断システム２６Ａ、流量検定故障診断方法によれば、流量異常が圧力センサ１２の出力変動異常に因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る流量検定故障診断装置について説明する。

第３実施形態に係る流量検定故障診断装置は、第２実施形態と同様、図６に示すガス供給配管系２５Ａに適用される。第２実施形態の圧力センサゼロ点シフト異常検知処理では、第１圧力センサ４４の圧力測定結果に基づいてユニット１０Ａ内を真空引きし、ゼロ点シフト異常を検知するが、第１圧力センサ４４に異常がある場合には、流量検定ユニット１０Ａ内が真空になっていないことがある。この場合、第１圧力センサ４４が測定する圧力に誤差が生じ、正確なゼロ点検知を行うことができない。

そこで、第３実施形態に係る流量検定故障診断装置は、制御装置２１Ｂの外部Ｉ／Ｆ３５に、第２排気弁５４、測定用開閉弁５６、遮断弁４１、温度センサ４３、第１圧力センサ４４のほか、流量検定ユニット１０Ａの下流側に設置した第２圧力センサ５５を接続している。かかる制御装置２１Ｂは、流量検定ユニット１０Ａ外に設置した第２圧力センサ５５が測定する圧力を基準に、流量検定ユニット１０Ａ内に設置した第１圧力センサ４４のスパンに異常があるか否かを判断し、スパン異常がないと判断した場合に第１圧力センサ４４のゼロ点がシフトしたと判断している（図１０のＳ５４：Ｎｏ、Ｓ３６、図３の５参照）。ここでは、第２実施形態と相違する点を中心に説明し、第２実施形態と共通する点は図面と説明に第２実施形態と同一符号を用い、説明を適宜省略する。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る流量検定故障診断装置が実行する圧力センサスパン異常検知プログラムのフローチャートである。
上位装置２３は、第１圧力センサ４４のゼロ点がシフトしているか否かを判断するときには、第１及び第２遮断弁５３，５４と、パージガス入力弁６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ…を閉じ、パージガスの供給及び排気を遮断している。また、上位装置２３は、入力弁６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ…と出力弁６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ…を閉じ、プロセスガスの供給を遮断している。この状態で、第３実施形態に係る流量検定故障診断装置は、先ずＳ６１において、遮断弁４１を開き、パージ弁５８を閉じることにより、パージガスを流量検定ユニット１０Ａ内に導入する。流量検定ユニット１０Ａは、ユニット１０Ａ内が５００ｋＰａとなるように、パージガスユニット５０のレギュレータ５２で調圧する。

それから、制御装置２１Ｂは、Ｓ６２において、第２圧力センサ５５が測定する圧力ＰＴ２に基づいて、流量検定ユニット１０Ａ内が５００ｋＰａになったことを検知したら、遮断弁４１を閉じ、流量検定ユニット１０Ａ内にパージガスを封入する。そして、Ｓ６３において、流量検定ユニット１０Ａの第１圧力センサ４４とパージガスユニット５０の第２圧力センサ５５による圧力監視を開始する。そして、Ｓ６４において、圧力監視開始後から０．５秒が経過したか否かを判断する。圧力監視開始後から０．５秒が経過していない場合には（Ｓ６４：Ｎｏ）、そのまま待機する。

圧力開始後から０．５秒が経過した場合には（Ｓ６４：Ｙｅｓ）、Ｓ６５において、第１圧力センサ４４が測定した圧力ＰＴ１と、パージガスユニット５０の第２圧力センサ５５が測定した圧力ＰＴ２を入力し、ＲＡＭ３３に記憶する。そして、Ｓ１８において、圧力監視開始後から６０秒が経過したか否かを判断する。圧力監視開始後から６０秒が経過していない場合には（Ｓ１８：Ｎｏ）、Ｓ６４に戻る。Ｓ６４〜Ｓ１８の処理を繰り返すことによって、０．５秒毎に第１圧力センサ４４，５５が測定する圧力ＰＴ１，ＰＴ２をＲＡＭ３３に蓄積して記憶し、圧力監視開始後から６０秒が経過したら（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、６６２へ進み、圧力開始後から６０秒間の間に第１圧力センサ４４が測定した圧力ＰＴ１の平均値を算算出する。

そして、Ｓ６７において、Ｓ６６で算出した圧力値の平均を、第２圧力センサ５５が圧力監視開始後から６０秒間の間に測定した圧力ＰＴ２の平均値（基準値）と比較する。そして、Ｓ６８において、Ｓ６６で算出した圧力値の平均と基準値とのずれが許容圧力値以内であるか否かを判断する。許容圧力値は、圧力上昇時と同様に決定する。本実施形態では、許容圧力値を３ｋＰａとする。Ｓ６６で算出した圧力値の平均と基準値とのずれが許容圧力値以内である場合には（Ｓ６８：Ｙｅｓ）、Ｓ６９において、第１圧力センサ４４のスパン点が正常である旨のスパン点正常信号を上位装置２３に送信した後、処理を終了する。一方、Ｓ６６で算出した圧力値の平均と基準値とのずれが許容圧力値以内でない場合には（Ｓ６８：Ｎｏ）、Ｓ７０において、第１圧力センサ４４のスパン点が異常である旨のスパン点異常信号を上位装置２３へ送信した後、処理を終了する。

上位装置２３は、図３のＳ５において、制御装置２１Ａからスパン点正常信号を受信したときには、流量検定ユニット１０Ａの第１圧力センサ４４のゼロ点がシフトしたと判断し、流量異常が第１圧力センサ４４のゼロ点シフトに起因すると判定する。
一方、上位装置２３は、図３のＳ５において、制御装置２１Ａからスパン点異常信号を受信したときには、流量検定ユニット１０Ａの第１圧力センサ４４のゼロ点がシフトしていないと判断し、流量異常が流量検定ユニット１０Ａの第１圧力センサ４４のスパンがずれに起因すると判定する。

＜作用効果＞
第３実施形態の流量検定故障診断装置は、流量検定ユニット１０Ａがマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の何れかについて流量異常を検知した場合に、流量検定ユニット１０Ａの外部に設けた圧力センサ５６を基準にして、流量検定ユニット１０Ａが備える第１圧力センサ４４の故障を診断し、第１圧力センサ４４の故障に基づく流量異常をマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に基づく流量異常から切り分ける。よって、第３実施形態の流量検定故障診断装置によれば、流量異常が第１圧力センサ４４の故障に起因する場合までマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に起因すると誤判定することがなく、流量検定の信頼性を向上させることができる。

特に、第３実施形態の流量検定故障診断装置は、マスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…をガスユニット５０，６０から取り外さずに、流量異常検知時と同一条件で第１圧力センサ４４の故障を診断するので、流量異常原因が第１圧力センサ４４の故障に起因することを、流量異常がマスフローコントローラ５９，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…の故障に起因することと明確に判別することができる。

第３実施形態の流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法は、遮断弁４１を開き、測定用開閉弁５６を閉じた状態で、流量検定ユニット１０Ａ内にパージガス（測定用ガス）を導入し、ユニット１０Ａ内が目標圧力に到達したことを第２圧力センサ５５で確認したら、遮断弁４１を閉じ、遮断弁４１と測定用開閉弁５６との間にパージガスを封入する（図１０のＳ６１，６２参照）。その後、流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法は、遮断弁４１と測定用開閉弁５６との間の圧力を、第１圧力センサ４４，５５で測定して監視する（図１０のＳ６３、Ｓ６４、Ｓ６５、Ｓ１８：Ｙｅｓ参照）。流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法は、流量検定ユニット１０Ａの第１圧力センサ４４が測定した圧力ＰＴ１を平均した圧力平均値と、流量検定ユニット１０Ａの下流側に設けた第２圧力センサ５５が測定した圧力ＰＴ２を平均した圧力平均値（基準値）を比較し、その差が許容範囲（本実施形態では３ｋＰａ）を超えた場合に、第１圧力センサ４４のスパン点がずれたと判断する（図５のＳ６６、Ｓ６７、Ｓ６８：Ｎｏ、Ｓ７０参照）。よって、第３実施形態の流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システム、流量検定故障診断方法によれば、流量異常が第１圧力センサ４４のスパンずれに因ることを他の故障から切り分けて知ることができ、故障に対処しやすい。

また、第３実施形態の流量検定故障診断方法によれば、例えば、流量検定ユニット１０が圧力降下法によって流量検定を行う場合に、遮断弁４１と測定用開閉弁５６との間を真空にできない場合でも、流量異常の原因が第１センサ４４の故障にあることを適切に検知できる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、図３に示す順序で流量異常の故障原因を判断したが、順番はこれに限定されない。
例えば、上記実施形態では、マスフローコントローラ４，５９，６６を流量制御機器の一例としたが、マスフローマノメータなどを流量制御機器の一例としても良い。

本発明の第１実施形態に係る流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システムの概略構成を示す図である。 図１に示す制御装置の電気ブロック図である。 図２に示す上位装置が実行する流量検定故障診断プログラムの動作を示すフローチャートである。 図２に示す圧力センサ出力変動異常検知プログラムのフローチャートである。 図３に示す圧力センサゼロ点シフト検知プログラムのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る流量検定故障診断装置及び流量検定故障診断システの概略構成を示す図である。 図６に示す制御装置の電気ブロック図である。 図６に示す圧力センサ出力変動異常検知プログラムのフローチャートである。 図６に示す圧力センサゼロ点シフト検知プログラムのフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る流量検定故障診断装置が実行する圧力センサスパン異常検知プログラムのフローチャートである。 従来の流量検定システムの概略構成図である。

符号の説明

４，５９，６６ マスフローコントローラ（流量制御機器）
１０，１０Ａ 流量検定ユニット
１２，４４ 圧力センサ（圧力測定手段、第１圧力測定手段）
８，８Ａ 流量検定故障診断装置
２０ ガスボックス
２１，２１Ａ 制御装置（故障診断手段、温度変化故障診断手段）
２２ ガスボックス用温度センサ（ガスボックス用温度測定手段）
３７，３７Ａ 圧力センサ出力変動異常検知プログラム（出力変動異常検知手段）
３８，３８Ａ 圧力センサゼロ点シフト検知プログラム（ゼロ点シフト検知手段）
５５ 圧力センサ（第２圧力測定手段）
５６ パージ弁（測定用開閉弁）

Claims (7)

1. 複数の流量制御機器と、前記各流量制御機器について圧力測定手段が測定した圧力に基づいて前記各流量制御機器の流量を測定し、流量異常を検知する流量検定ユニットと、を備えるガス供給配管系に用いられ、
   前記流量検定ユニットが流量異常を検知した場合に、前記圧力測定手段の故障を診断する故障診断手段を有すること、
   前記故障診断手段が、
   前記流量検定ユニットが、前記複数の流量制御機器全てに流量異常があると判断した場合には、前記圧力測定手段に前記流量異常の原因となる故障があると判断し、前記流量検定ユニットが、特定の流量制御機器にのみ流量異常があると判断した場合には、前記特定の流量制御機器に前記流量異常の原因となる故障があると判断すること、
   前記複数の流量制御機器と前記流量検定ユニットを収納するガスボックスと、
   前記ガスボックス内の温度を測定するガスボックス用温度測定手段と、
   前記流量検定ユニットが前記流量制御機器の全てについて同方向にずれる流量異常を検知し、且つ、前記ガスボックス用温度測定手段が測定する温度が変化している場合には、前記流量異常が前記ガスボックス内の温度変化により生じたと判断する温度変化故障診断手段と、
   を有すること、
   を特徴とする流量検定故障診断装置。
2. 請求項１に記載する流量検定故障診断装置において、
   前記故障診断手段は、
   前記ガスボックス用温度測定手段が測定する温度が変化していない場合であって、
   前記圧力測定手段が測定した圧力の平均値と基準値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段がゼロ点をシフトする故障をしたと判断するゼロ点シフト検知手段を
   有することを特徴とする流量検定故障診断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する流量検定故障診断装置において、
   前記故障診断手段は、
   前記流量検定ユニットが前記流量制御機器の全てについて同方向にずれる流量異常を検知しない場合であって、
   前記圧力測定手段が測定した圧力の出力変動幅と、前記圧力測定手段の出力変動幅初期値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段が出力変動異常を生じて故障したと判断する出力変動異常検知手段を有することを特徴とする流量検定故障診断装置。
4. 複数の流量制御機器について圧力測定手段が測定した圧力に基づいて流量を測定し、流量検定を行う流量検定ユニットが、流量異常を検知した場合に、前記流量異常の原因となる前記圧力測定手段の故障を診断する流量検定故障診断方法であって、
   前記流量検定ユニットが、特定の流量制御機器についてのみ流量異常を検知した場合には、前記特定の流量制御機器に前記流量異常の原因になる故障があると判断し、前記流量検定ユニットが、前記複数の流量制御機器全てについて同方向にずれる流量異常を検知した場合であって、かつ前記複数の流量制御機器と前記流量検定ユニットを収納するガスボックス内の温度を測定し、前記ガスボックス内の温度変動がある場合には、前記ガスボックス内の温度変動に前記流量異常の原因があると判断すること、
   を特徴とする流量検定故障診断方法。
5. 請求項４に記載する流量検定故障診断方法において、
   前記ガスボックス用温度測定手段が測定する温度が変化していない場合であって、
   前記圧力測定手段が測定した圧力の平均値と基準値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段がゼロ点をシフトする故障をしたと判断する
   ことを特徴とする流量検定故障診断方法。
6. 請求項４又は請求項５に記載する流量検定故障診断方法において、
   前記流量検定ユニットが前記流量制御機器の全てについて同方向にずれる流量異常を検知しない場合であって、
   前記圧力測定手段が測定した圧力の出力変動幅と、前記圧力測定手段の出力変動幅初期値との差が、許容範囲を超えた場合に、前記圧力測定手段が出力変動異常を生じて故障したと判断することを特徴とする流量検定故障診断方法。
7. 請求項４乃至請求項６の何れか一つに記載する流量検定故障診断方法を実施することを特徴とする流量検定故障診断プログラム。

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