JP6348079B2 - 校正装置および校正システム - Google Patents

Description

本発明は、校正装置および校正システムに関し、特に、被測定流体の圧力を受けて撓むダイアフラムの変化を静電容量の変化として検出する静電容量型圧力センサを校正する校正装置および校正システムに関する。

従来、例えば、半導体製造装置などにおける薄膜形成プロセスにおいては、真空状態の圧力を計測するために隔膜真空計が利用されている。

この隔膜真空計は、被測定流体の圧力導入部と基準真空室とを隔絶するダイアフラムを備え、被測定流体の圧力と基準空気室の圧力との差圧によって弾性変形するダイアフラムの変位から被測定流体の圧力を測定する圧力計である。

例えば特許文献１には、被測定流体の圧力導入部を有するハウジング内にセンサユニットを収容した圧力センサが開示されている（特許文献１を参照）。この圧力センサにおいて、センサユニットは、被測定流体の圧力導入部と基準真空室とを隔絶するダイアフラムと、このダイアフラムに設けられた可動電極と、この可動電極から離間して対向配置された固定電極とを備えている。

このようなセンサユニットを有する圧力センサは、被測定流体の圧力に応じて弾性変形するダイアフラムの変位を、可動電極と固定電極との間の静電容量の変化として検出することから、容量式圧力センサとも呼ばれる。

このような隔膜真空計を薄膜形成プロセスにおいて使用すると、ダイアフラムの被測定流体の圧力導入側の表面には、プロセス対象の薄膜物質の材料やその副生成物等が堆積する。以下、ダイアフラムの表面に堆積された薄膜物質の材料や副生成物等の堆積物もしくはこの堆積物からなる膜を単に「堆積物」と呼ぶ。

このようにダイアフラムの一方の表面のみに堆積物が堆積されることによって、ダイアフラムの厚さ方向での力のバランスが崩れ、実際にはダイアフラムの両側で圧力差が無い状態でも、ダイアフラムの表面が撓んでしまう。また、堆積物の影響により、被測定流体の圧力導入部と基準真空室とを隔絶する隔膜としてのダイアフラムのヤング率が変化してしまう。

この堆積物の影響によって、隔膜真空計の測定値に誤差が生じてしまうため、特に薄膜形成プロセスに用いられる隔膜真空計に対しては、別の基準となる真空計を用いて定期的に校正を行う必要がある。

隔膜真空計の校正に関しては、校正の基準となる真空計と校正の対象となる真空計とを一体化した一体型真空計が提案されている（例えば特許文献２を参照。）。

特開２０１２−２０７９８６号公報 特開平５−３４６３６４号公報

しかしながら、一つの半導体製造装置に取り付けられる複数の真空計として、特許文献２に記載された一体型真空計を用いた場合、複数の一体型真空計がそれぞれ自身の校正の基準となる真空計を用いて校正を行うため、校正の品質が揃わないという問題があった。これは、複数の一体型真空計が個々に備える校正の基準となる真空計の特性にばらつきがあるためである。

本発明はこのような問題を解決するためのものであり、複数の校正対象を一定の品質で校正する校正装置および校正システムを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、被測定流体（ＦＬ）の圧力を受けたときのダイアフラムの変位に応じた電気信号を出力する複数の圧力センサ（１２０）を、校正の基準となる１つの校正基準圧力センサ（１１０）を用いて校正する校正装置（１００）であって、前記校正基準圧力センサ（１１０）のダイアフラムまたは初期状態における校正の対象となる校正対象圧力センサ（１２０）のダイアフラムに所定の基準圧力（Ｐｒ）の被測定流体（ＦＬ）が作用したときに得られる基準出力信号（Ｓｐｒ）を記憶する初期状態記憶部（１０１）と、前記初期状態記憶部（１０１）に記憶された前記基準出力信号（Ｓｐｒ）に基づいて再現した前記基準圧力（Ｐｒ）の被測定流体（ＦＬ）が前記校正対象圧力センサ（１２０）のダイアフラムに作用したときに得られる測定出力信号（Ｓｃ）と前記基準出力信号（Ｓｐｒ）との差（ΔＳｐ）を所定の閾値（ｔｈ１）とを比較し、前記校正対象圧力センサ（１２０）に対する校正の要否を判定する校正要否判定部（１０２）と、前記校正要否判定部（１０２）により前記校正が必要であると判定された場合、前記校正基準圧力センサ（１１０）からの出力信号（Ｓｒ、Ｓｒ´）に基づいて前記校正対象圧力センサ（１２０）を校正する校正処理部（１０５）とを備え、前記校正対象圧力センサ（１２０、１３０）は、複数の前記校正対象圧力センサ（１２０、１３０）にそれぞれ対応した被測定流体（ＦＬ１、ＦＬ２）が供給される別系統の複数の主配管（３、４）の末端にそれぞれ接続され、前記校正基準圧力センサ（１１０）は、前記複数の主配管（３、４）からそれぞれ分岐された複数の分岐配管（３ａ、４ａ）の末端に接続され、前記複数の分岐配管（３ａ、４ａ）には、それぞれ仕切弁（Ｖ２、Ｖ３）が設置されているようにする。

本発明において、前記校正処理部（１０５）は、前記ダイアフラムの変位に応じて検出される物理量と、前記測定出力信号（Ｓｃ）との関係を表す関係式を、前記校正基準圧力センサ（１２０）の前記出力信号（Ｓｒ、Ｓｒ´）を用いて修正する関係式修正部（１０３）と、前記関係式修正部（１０３）により修正された前記関係式を前記校正対象圧力センサ（１２０）に出力する出力部（１０４）とを備えるようにする。

本発明において、前記校正対象圧力センサ（１２０）の累積使用時間または前記校正対象圧力センサ（１２０）の前記測定出力信号（Ｓｃ）が示す圧力値に基づいて校正処理を行うタイミングになったか否かを判定する校正時期判定部（１０６）とを更に備えるようにする。

本発明において、被測定流体（ＦＬ）の圧力（Ｐ）をダイアフラムで受けたときの前記
ダイアフラムの変位に応じた電気信号を出力する複数の圧力センサであって、校正の対象となる複数の校正対象圧力センサ（１２０）と、校正の基準となる１つの校正基準圧力センサ（１１０）と、前記校正基準圧力センサ（１１０）のダイアフラムまたは初期状態における前記校正対象圧力センサ（１２０）のダイアフラムに所定の基準圧力（Ｐｒ）の被測定流体（ＦＬ）が作用したときに得られる基準出力信号（Ｓｐｒ）を記憶する初期状態記憶部（１０１）と、前記初期状態記憶部（１０１）に記憶された前記基準出力信号（Ｓｐｒ）に基づいて再現した前記基準圧力（Ｐｒ）の被測定流体（ＦＬ）が前記校正対象圧力センサ（１２０）のダイアフラムに作用したときに得られる測定出力信号（Ｓｃ）と、前記基準出力信号（Ｓｐｒ）との差（ΔＳｐ）を所定の閾値（ｔｈ１）とを比較し、前記校正対象圧力センサ（１２０）に対する校正の要否を判定する校正要否判定部（１０２）と、前記校正要否判定部（１０２）により前記校正が必要であると判定された場合、前記校正基準圧力センサ（１１０）からの出力信号（Ｓｒ、Ｓｒ´）に基づいて前記校正対象圧力センサ（１２０）を校正する校正処理部（１０５）とを備え、前記校正対象圧力センサ（１２０、１３０）は、前記複数の校正対象圧力センサ（１２０、１３０）にそれぞれ対応した被測定流体（ＦＬ１、ＦＬ２）が供給される別系統の複数の主配管（３、４）の末端にそれぞれ接続され、前記校正基準圧力センサ（１１０）は、前記複数の主配管（３、４）からそれぞれ分岐された複数の分岐配管（３ａ、４ａ）の末端に接続され、前記複数の分岐配管（３ａ、４ａ）には、それぞれ仕切弁（Ｖ２、Ｖ３）が設置されているようにする。

本発明によれば、初期状態記憶部（１０１）に記憶された基準出力信号（Ｓｐｒ）に基づいて再現した基準圧力（Ｐｒ）の被測定流体（ＦＬ）が校正対象圧力センサ（１２０）のダイアフラムに作用したときに得られる測定出力信号（Ｓｃ）と、基準出力信号（Ｓｐｒ）との差（ΔＳｐ）に基づいて校正対象圧力センサ（１２０）に対する校正の要否を判定し、校正対象圧力センサ（１２０）について校正する必要があると判断した場合に、校正基準圧力センサ（１１０）からの出力信号（Ｓｒ、Ｓｒ´）に基づいて校正対象圧力センサ（１２０）を校正することができるので、複数の校正対象を一つの校正基準圧力センサ（１１０）により同一の校正品質で校正することができる。

本発明によれば、同一系統の主配管（２）に接続された複数の校正対象圧力センサ（１２０、１３０）だけではなく、別系統の被測定流体（ＦＬ１、ＦＬ２）が供給される複数の主配管（３、４）に接続された複数の校正対象圧力センサ（１５０、１６０）についても、１つの校正基準圧力センサ（１１０）だけを用いて校正することができるので、複数の校正対象を同一の校正品質で校正することができる。

第１の実施の形態における１台の基準校正隔膜真空計、複数台の校正対象隔膜真空計、および、校正装置の接続状態を示すシステム計装図である。 第１の実施の形態における校正装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態における１台の基準校正隔膜真空計と複数台の校正対象隔膜真空計、および、校正装置の接続状態を示すシステム計装図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
＜校正システムの全体構成＞
図１に示すように、第１の実施の形態における校正システム１は、校正の基準となる１台の隔膜真空計（以下、これを「校正基準隔膜真空計」と呼ぶ。）１１０と、校正の対象とされる複数台の隔膜真空計（以下、これを「校正対象隔膜真空計」と呼ぶ。）１２０、１３０と、校正装置１００を備えている。なお、校正対象隔膜真空計１２０、１３０は、２台に限るものではないが、便宜上、２台の場合を例として説明する。

校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１２０、１３０には、被測定流体ＦＬが供給される主配管２が接続されている。主配管２は、校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１２０、１３０の総数と同数の分岐配管２ａ、２ｂ、２ｃに分岐されている。

分岐配管２ａの末端には、校正基準隔膜真空計１１０が接続されており、その分岐配管２ａには被測定流体ＦＬの流入を仕切るバルブＶ１が設定されている。また、分岐配管２ｂ、２ｃの末端には、校正対象隔膜真空計１２０、１３０が接続されている。

なお、校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１２０、１３０は、基本的な機能および性能が同一の隔膜真空計である。なお、校正対象隔膜真空計１２０、１３０については、同一系統の被測定流体ＦＬの圧力Ｐを測定するのであれば、互いに測定する圧力の範囲（レンジ）が異なっていたり、互いの測定分解能が異なっていてもよい。

ここで、校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１２０、１３０は同一の構造を有する隔膜真空計であり、校正対象隔膜真空計１２０を一例としてその構造を説明する。

校正対象隔膜真空計１２０は、校正対象センサユニット１２０ｓと、センサ出力算出部１２０ｃとを有している。校正対象センサユニット１２０ｓは、被測定流体ＦＬの圧力導入部と基準真空室とを隔絶するダイアフラムと、このダイアフラムに設けられた可動電極と、この可動電極から離間して対向配置された固定電極とを備えている。

この校正対象センサユニット１２０ｓは、被測定流体ＦＬの圧力Ｐと基準空気室の圧力との差圧によって弾性変形するダイアフラムの変位を、可動電極と固定電極との間の静電容量Ｃの変化として検出し、この静電容量Ｃをセンサ出力算出部１２０ｃへ出力する。

センサ出力算出部１２０ｃは、その静電容量Ｃの値に基づいて被測定流体ＦＬの圧力Ｐを測定する。ここで、静電容量Ｃと被測定流体の圧力Ｐとの関係式は、次の（式１）のような１次式で表すことができ、センサ出力算出部１２０ｃは、この関係式を内部メモリに保持している。ここで、ａ、ｂは、静電容量Ｃに基づいて圧力Ｐを求めるための係数（パラメータ）である。
Ｐ＝ａ×Ｃ＋ｂ…………………………………………………………………………（式１）

校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１３０の構成についても、校正対象隔膜真空計１２０と同様であり、校正基準センサユニット１１０ｒ、校正対象センサユニット１３０ｓ、センサ出力算出部１１０ｃ、１３０ｃが設けられている。

＜校正装置の構成＞
校正装置１００は、初期状態記憶部１０１、校正要否判定部１０２、校正処理部１０５、および、校正時期判定部１０６を備えている。

この校正装置１００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、インタフェース等からなるコンピュータ（ハードウェア）にコンピュータプログラム（ソフトウェア）をインストールすることによって実現され、当該校正装置１００の各部の機能は、コンピュータの各種ハードウェア資源とコンピュータプログラムとが協働することによって実現される。

初期状態記憶部１０１は、基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬが校正基準隔膜真空計１１０に供給されたときに得られるセンサ出力信号Ｓｒ０に対応する圧力値を初期値として記憶する校正基準記憶部１０１ａを有している。

また、初期状態記憶部１０１は、基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬが使用開始前や校正処理直後の初期状態にある校正対象隔膜真空計１２０に供給されたときに得られるセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値を初期値として記憶する校正対象記憶部１０１ｂを有している。なお、センサ出力信号Ｓｒ０、および、センサ出力信号Ｓｃ０を、総称して基準出力信号Ｓｐｒと呼ぶ。

因みに、初期状態記憶部１０１は、基準圧力Ｐｒよりも大きいまたは小さい他の基準圧力Ｐｒ´に対応した校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号を初期値としてそれぞれ記憶しておくことができる。

校正要否判定部１０２は、校正対象センサユニット１２０ｓに対する校正の要否を判定するものであり、比較部と保持部とを有している。

比較部は、例えば、初期値として校正基準記憶部１０１ａに記憶されたセンサ出力信号Ｓｒ０が校正基準隔膜真空計１１０により検出されるように基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬを供給する状態が再現されたとき、任意の時間使用した後の校正前の校正対象隔膜真空計１２０により得られるセンサ出力信号Ｓｃと、初期状態記憶部１０１に記憶された基準出力信号Ｓｐｒ（センサ出力信号ＳｒｏまたはＳｃｏ）との差ΔＳｐを、次の（式２）により算出し、その差ΔＳｐを閾値値ｔｈ１と比較する。保持部は、比較対象となる閾値ｔｈ１を保持している。
ΔＳｐ＝Ｓｃ−Ｓｐｒ……………………………………………………………………（式２）

校正要否判定部１０２は、比較部により算出した差ΔＳｐと閾値ｔｈ１と比較したとき、この差ΔＳｐが閾値ｔｈ１を超えている場合、校正対象隔膜真空計１２０を校正する必要があると判定し、校正命令を校正処理部１０３へ出力する。

なお、校正要否判定部１０２は、上述したように基準圧力Ｐｒに加えて、基準圧力Ｐｒ´に対応した校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号を初期値としてそれぞれ記憶している場合には、複数の基準圧力Ｐｒ、Ｐｒ´に対応した差ΔＳｐ、ΔＳｐ´を求め、これら双方の差ΔＳｐ、ΔＳｐ´に基づいて校正対象隔膜真空計１２０に対する校正の要否を判定することが可能である。

校正処理部１０５は、関係式修正部１０３および出力部１０４を備えている。関係式修正部１０３は、校正基準隔膜真空計１１０により得られるセンサ出力信号Ｓｒを用いて、任意の時間使用された後であり校正前の校正対象隔膜真空計１２０により出力されるセンサ出力信号Ｓｃに対応した測定圧力Ｐを表す（式１）の関係式の係数（パラメータ）ａ、ｂを修正するものである。

出力部１０４は、関係式修正部１０３により修正された係数（パラメータ）ａ、ｂにより表される新たな関係式を校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力算出部１２０ｃに出力するものであり、そのセンサ出力算出部１２０ｃの内部メモリに予め保持されているセンサ出力信号Ｓｃに対応した測定圧力Ｐの関係式を新たな関係式で更新する。

校正時期判定部１０５は、どのようなタイミングで任意時間使用後の校正前の校正対象隔膜真空計１２０を校正するかの時期を判定するものである。また、校正時期判定部１０５は、校正時期になったか否かを判定するための予め規定された基準の圧力値Ｐｂを記憶する内部メモリを備えている。

校正時期判定部１０５は、校正対象隔膜真空計１２０から受信したセンサ出力信号Ｓｃの圧力値が、当該校正時期判定部１０５の内部メモリに記憶された基準の圧力値Ｐｂと一致したことを検出したとき、校正時期になったと認識し、そのことを示す信号を外部の通知装置（図示せず）へ出力する。

ここで、通知装置は、校正時期判定部１０５から受信した信号に基づいてオペレータに何らかの通知を行うものである。ここで、通知装置としては、例えば、警告音発生手段や、警告灯点灯手段である。ただし、これに限るものではなく、その他種々の手段であってよい。

＜校正動作＞
次に、校正装置１００により任意の時間使用された後の校正対象隔膜真空計１２０を校正するまでの一連の校正動作を、初期状態記憶段階、校正要否判定段階、および、校正処理段階に分けて説明する。

≪初期状態記憶段階≫
最初に、オペレータは、校正基準隔膜真空計１１０に接続された分岐配管２ａのバルブＶ１を開く。この状態で、オペレータは被測定流体ＦＬの圧力Ｐを操作し、校正対象隔膜真空計１２０により測定される被測定流体ＦＬの圧力測定結果であるセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値が、予め規定された基準圧力Ｓｐｒ（例えば０[Ｐａ]）となる初期状態に設定する。ここで、半導体製造装置には、被測定流体ＦＬの圧力Ｐを調整する圧力調整機構が備えられており、オペレータはこの圧力調整機構を利用して被測定流体ＦＬの圧力Ｐを基準圧力Ｓｐｒになるように調整すれば良い。

校正対象隔膜真空計１２０により測定される被測定流体ＦＬのセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値が基準圧力Ｐｒになった初期状態において、校正基準隔膜真空計１１０により測定されたセンサ出力信号Ｓｒ０に対応する圧力値を初期値として校正基準記憶部１０１ａに記憶しておく。

同様の圧力状態において、校正対象隔膜真空計１２０により測定されたセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値を初期値として校正対象記憶部１０１ｂに記憶しておく。

ここで、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値は、校正基準隔膜真空計１１０が設置された場所との相違や、基準圧の取り方の違い等の何らかの理由により、校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号Ｓｒ０に対応する圧力値と同一とならずに僅かな圧力差が生じていることがある。

この僅かな圧力差は、誤差ではなく、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃ０に対応する圧力値と、校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号Ｓｒ０に対応する圧力値との間に一定の差が存在する比例関係が存在すると考え、両者を次の（式３）で表すことができる。このように僅かな圧力差を予め把握しておくことにより、校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号Ｓｒと校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃとの間にセンサ出力値のズレが存在している場合でも、校正処理を実行することができる。なお、この圧力差については、校正対象記憶部１０１ｂに記憶しておく。
Ｓｒ０∝Ｓｃ０……………………………………………………………………………（式３）

≪校正要否判定段階≫
最初に、校正装置１００の校正時期判定部１０５は、初期状態記憶段階の後、校正対象隔膜真空計１２０により被測定流体ＦＬの圧力Ｐを測定したときのセンサ出力信号Ｓｃの圧力値が、当該校正時期判定部１０５の内部メモリに記憶された基準の圧力値Ｐｂ（例えば０[Ｐａ]）と一致したことを検出すると、校正時期になったと認識し、そのことを示す信号を外部の通知装置（図示せず）へ出力する。ここで基準の圧力値Ｐｂとは、例えば半導体製造装置のプロセスにおいて、校正対象隔膜真空計１２０により測定された被測定流体ＦＬの圧力Ｐが圧力値Ｐｂと一致したときには、必ず校正を行うように予め設定された圧力値である。

通知装置は、校正時期判定部１０５からの信号に基づいて例えばブザー音を出力する。オペレータは、ブザー音を確認することにより、予め規定された校正処理のタイミングになったことを認識する。

ブザー音を確認したオペレータは、校正基準隔膜真空計１１０に接続された分岐配管２ａのバルブＶ１を開く。この状態で、オペレータは被測定流体ＦＬの圧力Ｐを操作し、校正基準隔膜真空計１１０により測定される被測定流体ＦＬのセンサ出力信号Ｓｒの圧力値が、校正基準記憶部１０１ａに予め記憶されている初期状態記憶段階のセンサ出力信号Ｓｒ０の圧力値（初期値）となるように設定する。この結果、初期状態記憶段階で設定した基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬが主配管２から供給されている初期状態を再現することができる。なお、この場合も、半導体製造装置の圧力調整機構を利用して被測定流体ＦＬの圧力Ｐを調整する。

因みに、校正対象隔膜真空計１２０に校正の必要性が生じていない場合、すなわち、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃの圧力値が、校正対象記憶部１０１ｂに記憶された校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃ０の初期値のまま変化していない場合、校正対象センサユニット１２０ｓから基準圧力Ｐｒと同じ圧力値が計測されることになる。

その後、校正要否判定部１０２は、基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬが主配管２に供給されている初期状態を再現した際、任意の時間使用した後の校正前の校正対象隔膜真空計１２０ｓにより基準圧力Ｐｒの被測定流体ＦＬを測定したことにより得られるセンサ出力信号Ｓｃを取得する。

また、校正要否判定部１０２は、初期状態記憶段階において校正基準記憶部１０１ａに記憶しておいた校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号Ｓｒ０を読み出す。校正要否判定部１０２は、センサ出力信号Ｓｃとセンサ出力信号Ｓｒ０との差ΔＳｐを、上述した（式２）により算出する。

なお、校正要否判定部１０２は、（式２）により差ΔＳｐを求めるようにしたが、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃと、初期状態記憶段階において校正対象記憶部１０１ｂに記憶しておいたセンサ出力信号Ｓｃ０との差を求めてもよい。

校正要否判定部１０２は、（式２）により表される差ΔＳｐが所定の閾値ｔｈ１を超えていたことを認識すると、校正対象隔膜真空計１２０を校正する必要が有るという校正要判定を行い、校正処理命令を校正処理部１０５の関係式修正部１０３へ出力する。なお、校正要否判定部１０２は、差ΔＳｐが閾値ｔｈ１を超えていないことを認識すると、校正対象隔膜真空計１２０を校正する必要はないという校正否判定を行い、校正処理命令を出力することはない。

≪校正処理段階≫
ところで、圧力Ｐの被測定流体ＦＬを測定した結果である校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃと、そのセンサ出力信号Ｓｃに対応する圧力の真値Ｐとの間には誤差αが存在する場合があり、この場合の真値Ｐは、上述した（式３）を用いて次の（式４）により表される。ここで、Ｓｒ∝Ｓｃ０、α＝Ｓｃ−Ｓｃ０である。
Ｐ＝Ｓｒ＝Ｓｃ−α………………………………………………（式４）

ここで、「Ｓｃ０」は、初期状態の校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号であり、次の（式５）により表される。また、「Ｓｃ」は、要校正状態における校正前の校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号であり、次の（式６）により表される。
Ｓｃ０＝ａ０×Ｃ０＋ｂ０………………………………………………………………（式５）
Ｓｃ＝ａ０×Ｃ１＋ｂ０…………………………………………………………………（式６）

ここで、ａ０、ｂ０、ａ１、ｂ１は、（式５）、（式６）の関係式を構成している係数（パラメータ）である。Ｃ０は、初期状態における校正対象隔膜真空計１２０の校正対象センサユニット１２０ｓの固定電極と可動電極とで構成されたコンデンサの容量値（静電容量）である。同様に、Ｃ１は、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃに誤差が生じた後の校正対象センサユニット１２０ｓの固定電極と可動電極とで構成されたコンデンサの容量値（静電容量）である。したがって、誤差要因ΔＣは、次の（式７）により表される。
ΔＣ＝Ｃ１−Ｃ０…………………………………………………………………………（式７）

（式６）に示されたように、校正前の校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃは係数ａ０、ｂ０により決定されるが、センサ出力信号Ｓｃに誤差が生じている場合には、この係数ａ０、ｂ０を用いることはできない。そこで、新たな係数（パラメータ）ａ１、ｂ１を後述する計算方法により求め、（式６）の係数ａ０、ｂ０を係数ａ１、ｂ１に更新する必要がある。

この場合、関係式修正部１０３は、基準圧力Ｐｒおよび圧力Ｐ´にそれぞれ対応する校正基準センサユニット１１０ｒのセンサ出力信号ＳｒおよびＳｒ´を用いて、次の（式８）および（式９）により係数ａ１を求めればよい。
Ｐ´−Ｐｒ＝Ｓｒ´−Ｓｒ＝（ａ１×Ｃ１´＋ｂ１）−（ａ１×Ｃ１＋ｂ１）
＝ａ１×（Ｃ１´−Ｃ１）………………………………………………………………（式８）
ａ１＝（Ｓｒ´−Ｓｒ）／（Ｃ１´−Ｃ１）…………………………………………（式９）

また、基準圧力Ｐｒを真空状態の圧力として０[Ｐａ]とすると、次の（式１０）が成立する。
Ｐｒ＝０＝Ｓｒ∝Ｓｃ（＝Ｓｃ０）…………………………………………………（式１０）

この（式９）によるａ１の値、（式１０）によるＳｃの値を、（式６）に代入すれば、係数ｂ１の値を求めることができる。校正処理部１０５は、このようにして求めた係数ａ１、ｂ１を、（式５）で表される係数ａ０、ｂ０と置換すれば、校正処理後の校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃを表す次の（式１１）に示される新たな関係式を得ることができる。
Ｓｃ＝ａ１×Ｃ０＋ｂ１………………………………………………………………（式１１）

校正処理部１０５の出力部１０４は、校正処理後の校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号Ｓｃを表す（式１１）で示すような新たな関係式を校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力算出部１２０ｃに送信し、内部メモリに保持していた（式５）の関係式を（式１１）の関係式に置き換えることにより更新する。これにより、校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力信号の校正処理を終了する。

なお、出力部１０４は、（式１１）で示す新たな関係式を校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力算出部１２０ｃに送信するのではなく、係数ａ１、ｂ１だけを校正対象隔膜真空計１２０のセンサ出力算出部１２０ｃに送信し、係数ａ０、ｂ０と入れ替えさせるようにしても良い。

＜効果＞
校正装置１００は、校正基準隔膜真空計１１０を用いて、校正対象隔膜真空計１２０に対する校正処理と同様の校正処理を他の校正対象隔膜真空計１３０についても行うことにより、１台の校正装置１００だけで、複数台の校正対象隔膜真空計１２０、１３０を校正することができるので、複数台の校正対象隔膜真空計１２０、１３０に対する校正の品質を揃えることができる。

また、校正装置１００は、校正対象隔膜真空計１２０、１３０と一体型ではなく分離型であるため、半導体製造装置に設けられている校正対象隔膜真空計１２０、１３０の近傍に校正装置１００を用意して接続すれば、校正対象隔膜真空計１２０、１３０を半導体製造装置から取り外すことなく同一の校正品質で校正することができる。これにより、校正対象隔膜真空計１２０、１３０を取り外す必要がないので、校正処理を行うに際しても、半導体製造装置を停止するダウンタイムを減少させることができる。

＜第２の実施の形態＞
＜校正システムの全体構成＞
図３に示すように、第２の実施の形態における校正システム２００は、第１の実施の形態と同様に、校正の基準となる１台の校正基準隔膜真空計１１０と、校正の対象となる複数台の校正対象隔膜真空計１５０、１６０と、校正装置１００を備えている。なお、第２の実施の形態において、図１に示された校正装置１００、校正基準隔膜真空計１１０には同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。

ここで、校正基準隔膜真空計１１０および校正対象隔膜真空計１５０、１６０は、基本的な機能および性能が同一の隔膜真空計である。ただし、校正対象隔膜真空計１５０、１６０は、同一の隔膜真空計であっても良いし、レンジ、分解能、および機能等が異なる隔膜真空計であっても良い。

校正対象隔膜真空計１５０は、圧力ＰＡの被測定流体ＦＬ１が供給される主配管３の末端に接続されている。校正対象隔膜真空計１６０は、圧力ＰＢの被測定流体ＦＬ２が供給される主配管４の末端に接続されている。この主配管３、４は、互いに異なる圧力および種類の被測定流体ＦＬ１、ＦＬ２を供給する別系統の導圧管である。

校正基準隔膜真空計１１０は、被測定流体ＦＬ１が供給される主配管３および被測定流体ＦＬ２が供給される主配管４の双方と接続されている。主配管３は、その配管の途中で分岐された分岐配管３ａを有し、主配管４も主配管３と同様に、その配管の途中で分岐された分岐配管４ａを有している。

分岐配管３ａ、４ａは、その先端同士が結合され、その結合部分に校正基準隔膜真空計１１０へ被測定流体ＦＬ１又はＦＬ２を導出する共通配管５が接続されている。この共通配管５の末端に校正基準隔膜真空計１１０が接続されている。なお、分岐配管３ａ、４ａは、先端同士で結合されている必要は必ずしもなく、分岐配管３ａ、４ａの末端がそれぞれ校正基準隔膜真空計１１０に接続されていてもよい。

分岐配管３ａには、被測定流体ＦＬ１の流入を仕切るバルブＶ２が設置されている。また、分岐配管４ａには、被測定流体ＦＬ２の流入を仕切るバルブＶ３が設置されている。バルブＶ２は、バルブＶ３が開かれているときには閉じられ、バルブＶ２が開かれているときにはバルブＶ３が閉じられるように用いられる。

校正基準隔膜真空計１１０は、第１の実施の形態と同様の構成を有している。また、校正対象隔膜真空計１５０には、被測定流体ＦＬ１の圧力ＰＡを受けて撓むダイアフラムの変位を静電容量Ｃの変化として検出する校正対象センサユニット１５０ｓが設けられている。同様に、校正対象隔膜真空計１６０には、被測定流体ＦＬ２の圧力ＰＢを受けて撓むダイアフラムの変位を静電容量Ｃの変化として検出する校正対象センサユニット１６０ｓが設けられている。

なお、校正対象隔膜真空計１５０、１６０の校正対象センサユニット１５０ｓ、１６０ｓには、第１の実施の形態における校正対象隔膜真空計１２０、１３０と同様に、センサ出力算出部１５０ｃ、１６０ｃが接続されている。このセンサ出力算出部１５０ｃ、１６０ｃは、校正対象センサユニット１５０ｓ、１６０ｓの静電容量Ｃに基づいて被測定流体ＦＬの測定圧力Ｐを示すセンサ出力信号Ｓｃを生成するものであり、センサ出力信号Ｓｃを表す関係式を内部メモリに保持している。

校正基準隔膜真空計１１０は、センサ出力算出部１１０ｃにより生成されたセンサ出力信号Ｓｒを校正装置１００に出力する。校正対象隔膜真空計１５０、１６０は、センサ出力算出部１５０ｃ、１６０ｃにより生成したセンサ出力信号Ｓｃを校正装置１００に出力する。

この場合、校正装置１００は、校正対象隔膜真空計１５０、１６０を校正するに当たり、第１の実施の形態と同様に初期状態記憶段階、校正要否判定段階、および、校正処理段階に分けて校正動作を行うが、校正対象隔膜真空計１５０について校正する場合には、バルブＶ２を開けるがバルブＶ３は閉じた状態と設定し、校正対象隔膜真空計１６０について校正する場合には、バルブＶ３を開けるがバルブＶ２は閉じた状態と設定する。

これにより、２系統の被測定流体ＦＬ１、ＦＬ２をそれぞれ測定する校正対象隔膜真空計１５０、１６０に対する校正処理を１台の校正基準隔膜真空計１１０だけで交互に行うことができる。かくして校正システム２００においても、１台の校正基準隔膜真空計１１０だけで、別系統の主配管３、４にそれぞれ接続された複数台の校正対象隔膜真空計１５０、１６０の校正品質を揃えることができる。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、基準圧力Ｐｒおよび圧力Ｐ´の２点にそれぞれ対応する校正基準隔膜真空計１１０のセンサ出力信号Ｓｒ、Ｓｒ´を用いて係数ａ１、ｂ１を求めるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３点、４点、……、のように主配管２に印加する被測定流体ＦＬの圧力の印加点数を増やすようにしても良い。この場合、高次式を用いて係数を求めることが可能となり、校正対象隔膜真空計１２０を更に高精度に校正することができる。

また、上述した実施の形態においては、センサ出力算出部１２０ｃから受信したセンサ出力信号Ｓｃの圧力値と、内部メモリに記憶された基準の圧力値Ｐｂとが一致したことを校正時期判定部１０６が検出したとき、校正時期になったと認識し、校正時期であることを示す信号を外部の通知装置（図示せず）へ出力するようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限らず、校正対象隔膜真空計１２０の未使用状態または校正処理直後からの累積使用時間を校正時期判定部１０６において計時しておき、その累積使用時間に到達したときに校正時期であると判定し、外部の通知装置（図示せず）へ出力するとともに、その旨を示す信号を校正要否判定部１０２に出力し、その信号をトリガとして当該校正要否判定部１０２において校正対象隔膜真空計１２０を校正する必要が有るか否かの校正要否判定を行うようにしてもよい。

１……校正システム、２、３、４……主配管、１１０……校正基準隔膜真空計（校正基準圧力センサ）、１１０ｒ……校正基準センサユニット、１２０、１３０、１５０、１６０……校正対象隔膜真空計（校正対象圧力センサ）、１２０ｓ、１３０ｓ、１５０ｓ、１６０ｓ……校正対象センサユニット、１００……校正装置、１０１……初期状態記憶部、１０２……校正要否判定部、１０３……関係式修正部、１０４……出力部、１０５……校正処理部、１０６……校正時期判定部。

Claims (4)

1. 被測定流体の圧力を受けたときのダイアフラムの変位に応じた電気信号を出力する複数の圧力センサを、校正の基準となる１つの校正基準圧力センサを用いて校正する校正装置であって、
   前記校正基準圧力センサのダイアフラムまたは初期状態における校正の対象となる校正対象圧力センサのダイアフラムに所定の基準圧力の被測定流体が作用したときに得られる基準出力信号を記憶する初期状態記憶部と、
   前記初期状態記憶部に記憶された前記基準出力信号に基づいて再現した前記基準圧力の被測定流体が前記校正対象圧力センサのダイアフラムに作用したときに得られる測定出力信号と前記基準出力信号との差を所定の閾値とを比較し、前記校正対象圧力センサに対する校正の要否を判定する校正要否判定部と、
   前記校正要否判定部により前記校正が必要であると判定された場合、前記校正基準圧力センサからの出力信号に基づいて前記校正対象圧力センサを校正する校正処理部と
   を備え、
   前記校正対象圧力センサは、複数の前記校正対象圧力センサにそれぞれ対応した被測定流体が供給される別系統の複数の主配管の末端にそれぞれ接続され、
   前記校正基準圧力センサは、前記複数の主配管からそれぞれ分岐された複数の分岐配管の末端に接続され、
   前記複数の分岐配管には、それぞれ仕切弁が設置されている
   ことを特徴とする校正装置。
2. 前記校正処理部は、前記ダイアフラムの変位に応じて検出される物理量と、前記測定出
   力信号との関係を表す関係式を、前記校正基準圧力センサの前記出力信号を用いて修正す
   る関係式修正部と、
   前記関係式修正部により修正された前記関係式を前記校正対象圧力センサに出力する出
   力部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の校正装置。
3. 前記校正対象圧力センサの累積使用時間または前記校正対象圧力センサの前記測定出力
   信号が示す圧力値に基づいて校正処理を行うタイミングになったか否かを判定する校正時
   期判定部を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の校正装置。
4. 被測定流体の圧力をダイアフラムで受けたときの前記ダイアフラムの変位に応じた電気信号を出力する複数の圧力センサであって、校正の対象となる複数の校正対象圧力センサと、
   校正の基準となる１つの校正基準圧力センサと、
   前記校正基準圧力センサのダイアフラムまたは初期状態における前記校正対象圧力センサのダイアフラムに所定の基準圧力の被測定流体が作用したときに得られる基準出力信号を記憶する初期状態記憶部と、
   前記初期状態記憶部に記憶された前記基準出力信号に基づいて再現した前記基準圧力の被測定流体が前記校正対象圧力センサのダイアフラムに作用したときに得られる測定出力信号と前記基準出力信号との差を所定の閾値とを比較し、前記校正対象圧力センサに対する校正の要否を判定する校正要否判定部と、
   前記校正要否判定部により前記校正が必要であると判定された場合、前記校正基準圧力センサからの出力信号に基づいて前記校正対象圧力センサを校正する校正処理部と
   を備え、
   前記校正対象圧力センサは、前記複数の校正対象圧力センサにそれぞれ対応した被測定流体が供給される別系統の複数の主配管の末端にそれぞれ接続され、
   前記校正基準圧力センサは、前記複数の主配管からそれぞれ分岐された複数の分岐配管の末端に接続され、
   前記複数の分岐配管には、それぞれ仕切弁が設置されている
   ことを特徴とする校正システム。

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