KR20160122732A - 압력 둔감형 자기 검증 질량 유량 컨트롤러를 제공하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

질량 유량 컨트롤러는, 압력 기반 유량계, 열 기반 유량계, 제어 밸브 및 시스템 컨트롤러를 포함한다. 압력 기반 유량계와 열 기반 유량계는 각각 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정한다. 제어 밸브는, 측정된 유량이 상대적으로 낮을 때 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성되고, 유량이 상대적으로 높을 때 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성된 제어 신호에 응답하여 유량을 제어한다. 2개의 유량계의 유량 측정의 비교는, (a) 낮은 유량에서 압력 교란을 감지하고, (b) 0 오프셋 신호가 열 기반 유량계에 적용될 수 있도록 열 기반 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어났을 때를 감지하는데 사용될 수 있다.

Description

압력 둔감형 자기 검증 질량 유량 컨트롤러를 제공하는 시스템 및 방법{SYSTEM FOR AND METHOD OF PROVIDING PRESSURE INSENSITIVE SELF VERIFYING MASS FLOW CONTROLLER}

[관련 출원에 대한 교차 참조]

본 출원은 2014년 2월 13일 출원되고 대리인 도켓 번호가 086400-0189(MKS-233US)이며, 발명의 명칭이 "SYSTEM FOR AND METHOD OF PROVIDING PRESSURE INSENSITIVE SELF VERIFYING MASS FLOW CONTROLLER"인 미국 특허 출원 제14/180,063호와, 2012년 1월 20일 출원되고 대리인 도켓 번호가 Number 086400-0090(MKS-227)이며, 발명의 명칭이 "SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING FLOW THROUGH MASS FLOW CONTROLLERS IN REAL TIME"인 미국 특허 출원 제13/354,988호에 기초하고, 그에 대한 우선권을 주장한다. 이 출원들의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 편입된다.

[기술분야]

본 개시 내용은 일반적으로 질량 유량 컨트롤러(mass flow controller(MFC))에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, MFC를 통한 유동을 실시간으로 모니터링하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "가스(gas)"라는 용어는, 2개의 용어가 다르게 고려되어야 한다면, "증기(들)(vapor(s))"를 포함한다.

[개요]

질량 유량 컨트롤러(MFC)는 가스의 유동을 측정하고 제어하기 위한 장치이다. 이는 보통 높은 수율의 반도체 제품을 생산하기 위하여 진공 챔버와 같은 반도체 도구 내로의 가스의 유동이 주의 깊게 제어되어야 하는 반도체 제조 공정 동안 가스의 유동을 제어하는데 사용된다. MFC는 일반적으로 특정 범위의 유량(flow rate)으로 특정 종류의 가스를 제어하도록 설계되고 캘리브레이션된다. 장치는, 보통 사용자 또는 반도체 도구 자체와 같은 외부 장치에 의해 미리 정해지는, 주어진 설정점에 기초하여 유량을 제어한다. MFC는 아날로그 방식이거나 디지털 방식일 수 있다. 이는 통상적으로, 유입 가스의 압력 범위에 따라 사용되도록 설계되고, 저압 MFC 및 고압 MFC가 사용 가능하다. 모든 MFC는 입구 포트, 출구 포트, 질량 유량 센서를 포함하는 질량 유량계 및 비례 제어 밸브를 갖는다. 시스템 컨트롤러는, 설정점에 의해 결정된 유량의 질량 유량 센서에 의해 감지된 측정된 유량과의 비교의 함수로서, 제어 신호를 제어 밸브에 제공하는 피드백 제어 시스템의 일부로서 사용된다. 따라서, 피드백 제어 신호는 측정된 유동이 설정점에 의해 결정된 유량으로 유지되도록 밸브를 동작시킨다.

이러한 제어 시스템은 MFC가 소정의 허용 오차 이내로 캘리브레이션 상태를 유지한다고 가정한다. MFC의 유량이 캘리브레이션 허용 오차 이내에 있는지 시험하기 위하여, MFC는 통상적으로 질량 유량 검증기와 같은 장치를 이용하여 오프라인에서 시험된다. 오프라인 시험이 매우 정확하지만, MFC가 공정의 운영 동안 (실시간으로) 캘리브레이션 상태를 벗어나게 될 수 있고, 공정이 완료될 때까지 검출될 수 없다는 문제점이 항상 있다. 종종 이것은 낮은 수율의 반도체 제품을 야기할 수 있고, 심지어 완전 고장이 전체 제품 수율의 손실을 초래할 수 있다. 이것은 비경제적이며, 명확히 바람직하지 않다. 필요한 것은 공정이 실행되고 있는 동안 실시간으로 MFC의 캘리브레이션 설정을 연속으로 시험하는 장치 및 방법이다.

일본공개특허공보 제2004-246826 A호, 2004. 9. 2.

질량 유량 컨트롤러는, 압력 기반 유량계, 열 기반 유량계, 제어 밸브 및 시스템 컨트롤러를 포함한다. 압력 기반 유량계는 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하도록 구성되고 마련된다. 열 기반 유량계는 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하도록 구성되고 마련된다. 제어 밸브는 유량계 중 하나에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성된 제어 신호에 응답하여 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 제어하도록 구성되고 마련된다. 그리고, 시스템 컨트롤러는, 질량 유량 컨트롤러가 입구 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록(insensitive), 측정된 유량이 상대적으로 낮을 때 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 제어 신호를 생성하고, 유량이 상대적으로 높을 때 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 제어 신호를 생성하도록 구성되고 마련된다.

가스의 질량 유량을 제어하는 방법은, 열 기반 유량계로 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하는 단계; 압력 기반 유량계로 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하는 단계; 및 유량계 중 하나에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성된 제어 신호에 응답하여, 제어 밸브로 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 제어하는 단계를 포함하고, 질량 유량을 제어하는 단계는, 질량 유량계가 입구 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록, (a) 측정된 유량이 상대적으로 낮을 때 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 그리고, (b) 유량이 상대적으로 높을 때 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

열 기반 유량계 및 압력 기반 유량계의 유량 측정의 비교는, (a) 압력 교란이 감지되고 있을 때 질량 유량 컨트롤러가 낮은 유량에서 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 제어 신호를 생성하도록 낮은 유량에서 압력 교란을 감지하는데 사용될 수 있고, (b) 0 오프셋 신호가 열 기반 유량계에 적용될 수 있도록 열 기반 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어났을 때를 감지하는데 사용될 수 있다.

이와 같은 구성요소, 단계, 특징, 목적, 이익 및 이점과 다른 구성요소, 단계, 특징, 목적, 이익 및 이점은 이어지는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부된 도면에 대한 검토로부터 명확하게 될 것이다.

도면은 예시적인 실시예를 개시한다. 이는 모든 실시예들을 예시하지 않는다. 다른 실시예들이 추가로 또는 대체하여 사용될 수 있다. 명료하거나 불필요할 수 있는 상세 사항은 공간을 절약하거나 더욱 효과적인 예시를 위하여 생략될 수 있다. 반대로, 일부 실시예들은 개시된 상세 내용을 전부 이용하지 않으면서 실시될 수 있다. 동일한 도면 부호가 상이한 도면에 나타날 때, 이는 동일하거나 유사한 구성요소나 단계를 지칭한다.
도 1은 MFC를 통한 유동을 제어하고 MFC의 정확성을 실시간으로 모니터링하도록 구성되고 마련된 MFC의 간략화된 블록도이다;
도 2는 본 명세서에 설명된 교시 내용을 채용하는 MFC의 일 실시예의 블록도이다;
도 3은 도 1 및 2와 관련하여 설명된 것과 같은 MFC가 캘리브레이션 허용 오차를 벗어날 때를 표시하는 신호를 생성하는 구성요소의 블록도이다; 그리고,
도 4는 압력 둔감형인 MFC의 일 실시예의 블록도이다.

예시적인 실시예가 이제 설명된다. 다른 실시예들이 추가로 또는 대체하여 사용될 수 있다. 명료하거나 불필요할 수 있는 상세 사항은 공간을 절약하거나 더욱 효과적인 예시를 위하여 생략될 수 있다. 반대로, 일부 실시예들은 개시된 상세 내용을 전부 이용하지 않으면서 실시될 수 있다.

도 1을 참조하면, 도시된 예시적인 질량 유량 컨트롤러(10)는 MFC를 통한 유동을 제어하고 MFC의 정확성을 실시간으로 모니터링하도록 구성되고 마련된다. 도시된 바와 같이, 질량 유량 컨트롤러(10)는, 각각 MFC를 통한 가스의 측정된 유량을 나타내는 신호를 독립적으로 생성하는 2개의 유량계(12, 14)를 포함한다. 2개의 유량계의 출력은 시스템 컨트롤러(16)에 제공된다. 시스템 컨트롤러(16)는 2개의 유량계(12, 14)로부터 수신된 2개의 신호를 처리하고, 유량계 중 하나에 의해 측정된 유량과 설정점에 기초하여 비례 제어 밸브(18)에 제어 신호를 제공하며, 2개의 유량계에 의해 측정된 유량에서의 차이가 미리 정해진 임계값을 초과한다는 판단이 이루어질 때 표시("알람") 신호를 제공한다.

전체로서 20으로 표시된 MFC의 더욱 상세한 예시적인 실시예가 도 2에 도시된다. MFC(20)는 MFC를 통한 유동을 제어하고 MFC의 정확성을 실시간으로 모니터링하도록 구성되고 마련된다. 도시된 바와 같이, 가스는 블록(28)의 입구 포트(inlet port)(32)에서 수신되며, 이는 MFC를 통해 출구 포트(outlet port)(60)로의 메인 유로(34)를 형성하는 도관(conduit)을 포함한다. 제1 유량계(30)는 열식 유량계(thermal mass flow meter)로서 도시된다. 열식 유량계는 통상적으로 열식 유량 센서(36)를 포함한다. 후자는 보통 블록(28)을 통한 가스 유동의 메인 유로(34)의 바이패스 내에 배치된 바이패스 요소(38)를 포함한다. U 형상의 모세관(40)은 바이패스 요소(38)의 상류 및 하류 단부에서 주요 경로에 각각 연결된 반대편의 단부들을 가진다. 하나 이상의 저항 요소(2개가 가장 일반적이다)(42)가, 예를 들어, 유체의 감지 온도 차이, 질량 유량의 측정값 등의 함수인 2개의 저항 요소의 저항 차이의 함수로서 온도 측정에 기초하는 모세관을 통한 유량을 측정하는데 사용된다. 바이패스 요소(38)는 모세관(40)의 2개의 단부 사이에서 바이패스 요소(38)를 통한 가스 유동이 층류(laminar)인 것을 보장하도록 설계된다. 층류를 유지함으로써, 모세관을 통한 가스의 측정된 유량은 메인 유로(34)를 통한 유량에 대한 정확한 비율일 것이다. 따라서, 모세관(40)을 통한 감지된 유량은 MFC(20)를 통과하고 출구 포트(60)를 빠져나가는 유량의 정확한 측정값일 것이다. 감지된 유량을 나타내는 데이터는 시스템 컨트롤러(16)로 전달된다.

제2 유량계(50)는 차압식 유량계(differential pressure flow meter)로서 도시된다. 막힌(choked) 유동 상태를 위하여, 유량계(50)는 유량 제한기(52)(예를 들어, 임계 유동(critical flow) 노즐 또는 오리피스)와, 유량 제한기(52)로부터 상류에서 메인 유로(34)를 통해 흐르는 가스의 온도 및 압력을 각각 측정하도록 마련된 온도 센서(54) 및 상류 압력 센서(56)를 포함한다. 감지된 온도와 압력을 나타내는 데이터는 감지된 측정값의 함수로서 제2 유량계(50)를 통한 질량 유량을 판단하는데 사용하기 위하여 시스템 컨트롤러로 전송된다. 막히지 않은(non-choked) 유동 상태를 위하여, 제2 또는 하류 압력 센서(58)가 유동 제한기(52)의 하류측에 제공된다. 감지된 온도, 상류 압력 및 하류 압력을 나타내는 데이터는 감지된 측정값의 함수로서 제2 유량계(50)를 통한 질량 유량을 판단하기 위하여 시스템 컨트롤러(16)로 전송된다. 제2 유량계(50)에 의해 제공된 제2 측정(막힌 실시예 및 막히지 않은 실시예 모두에서)은 제1 유량계(30)에 의해 제공된 측정에 독립적이다.

도 3을 참조하면, 시스템 컨트롤러(16)는 MFC를 통해 동일한 유동에 대한 2개의 유량 측정값을 제공하도록 유량계(70, 72)의 출력을 처리한다. 도시된 바와 같이, 유량계(70)는 유량 제어 유닛(74)으로 제공되고, 이는 제어 신호를 비례 제어 밸브(18)에 적용한다. 비교기(76)는 2개의 유량계(70, 72)에 의해 제공된 감지된 유량 측정값을 나타내는 데이터를 비교하여 2개의 측정값 사이의 임의의 차이의 함수로서 이러한 차이를 나타내는 출력 신호를 제공한다. 이 출력 신호는 임계값 검출기(78)에 의해 소정의 임계값(임계값 설정(80)에 의해 제공됨)에 비교된다. 비교기(76)의 출력 신호가 임계값을 초과하면(2개의 유량 측정값 사이의 차이가 미리 정해진 임계값을 초과하도록 2개의 유량계가 상이한 유량 측정값을 제공한다), 임계값 검출기는 유량계 중 적어도 하나가 부정확하고, MFC가 오프라인으로 되어 추가로 시험되어야 한다는 것을 사용자에게 경고하기 위하여 알람 또는 표시 신호를 제공한다. 임계값 설정(80)의 값이 MFC의 초기 공장 설정 동안 값을 설정하는 것 또는 사용자가 프로그래밍하는 것을 포함하는 많은 방법 중 어느 하나로 제공될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 임계값은 가스를 운반하는데 컨트롤러가 사용하는 특정 공정을 위한 질량 유량에서의 허용 가능한 오차의 함수로서 설정될 수 있다. 따라서, 일부 공정은 다른 공정보다 유량에 있어서 더 큰 허용 오차를 허용할 수 있다.

제1 및 제2 유량계가 도 2에서 열식 질량 유량계 및 차압식 유량계로서 각각 설명되었지만, 이들은, MFC(20)의 대상이 되는 적용예에 따라, 코리올리 유량계(coriolis flow meter), 자기식 유량계(magnetic flow meter) 또는 초음파 유량계와 같은 다른 종류의 유량계일 수도 있다. 제1 유량계의 종류가 제2 유량계의 종류와 상이할 수 있지만, 2개의 유량계는 동일한 종류일 수 있다. 예를 들어, 유량계 모두가 열식 질량 유량계이거나 차압식 유량계일 수 있다. 또한, 제1 유량계(30)가 제어 밸브(18)에 대하여 상류에 위치되고, 제2 유량계가 제어 밸브(18)에 대하여 하류에 위치되지만, 이러한 2개의 유량계의 위치는 MFC의 메인 유로(34)를 따라 어느 곳이라도 될 수 있다. 예를 들어, 유량계 모두가 제어 밸브(18)에 대하여 상류에 있거나 하류에 있을 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 유량계(70)로부터의 측정이 MFC 유량 출력을 제어하기 위하여 유량 제어 유닛(74)에서 사용되고, 제2 유량계(72)로부터의 측정이 MFC의 정확성을 실시간으로 검증하는데 사용되지만, 제2 유량계(72)로부터의 측정이 MFC(20)의 유량 출력을 제어하기 위하여 유량 제어 유닛(74)에서 사용될 수 있고, 제1 유량계(70)로부터의 측정이 유량 검증을 위하여 사용될 수 있다.

여기에서 설명된 MFC의 다양한 실시예는 MFC의 유량 범위 전체에 걸쳐 압력 둔감 동작과 더 높은 제어 정확성을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 일반적으로, 압력 기반의 유량계 및 이에 따른 압력 기반의 유량 제어는 MFC의 입구에서의 압력 교란 또는 불안에 둔감하다. 그러나, 압력 기반의 유량계는 열식 질량 유량계에 비하여 낮은 유량과 낮은 입구 압력에서 매우 정확하지는 않다. 따라서, 일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 시스템 컨트롤러(80)는 도 2의 컨트롤러(16)에 유사하게 구성되고 마련되고, MFC를 통한 유량과 입구 압력에 따라 제어 밸브(18)의 위치를 제어하도록 2개의 유량계 사이에서 스위칭하도록 더 구성된다. 도 4 실시예에서, 열 기반 유량계(30)의 출력은 상대적으로 낮은 유량에 대하여 제어 밸브(18)를 제어하는데 사용될 수 있고, 압력 기반 유량계(50)의 출력은 상대적으로 높은 유량에 대하여 제어 밸브를 제어하는데 사용될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 일 실시예서, 교차점(crossover point) 또는 교차값(crossover value)이 유량계가 설계되는 최대 범위(full scale) 유량의 미리 정해진 비율로서 결정된다. 미리 정해진 비율의 수치는 유량계를 통해 흐르는 가스의 예상되는 압력 범위의 함수로서 선택된다. 따라서, MFC를 통한 유량이 최대 범위(FS)의 미리 정해진 비율보다 더 적은 것으로 결정될 때, 열 기반 유량계의 출력이 제어 밸브(18)를 제어하는데 사용된다; 그리고, MFC를 통한 유량이 최대 범위의 정해진 비율보다 더 많은 것으로 결정될 때, 압력 기반 유량계의 출력이 제어 밸브(18)를 제어하는데 사용된다. 어느 하나의 유량계가 유량이 교차값과 동일할 때 제어 밸브를 제어하는데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 사용자는 최대 범위의 비율에서 교차값을 결정하여, 그 값을 84에서의 입력으로서 시스템 컨트롤러(80)에 제공할 수 있다. 이 대신에, 이는 MFC의 제조 동안 제공될 수 있다.

따라서, 일례에서, 최대 범위의 20% 미만의 유량에 대하여, 컨트롤러(80)는 열 기반 유량계(30)의 출력을 제어 밸브(18)에 적용할 것이고, 최대 범위의 20% 이상의 유량에 대하여, 컨트롤러(80)는 압력 기반 유량계(50)의 출력을 제어 밸브(18)에 적용할 것이다. 상대적으로 낮은 유량에 대하여 MFC를 제어하기 위해 열 기반 유량계(30)를 이용함으로써, 유량 제어의 정확성이 낮은 유량에서 개선된다.

MFC가 제어 밸브를 통한 유동을 제어하기 위하여 압력 기반 센서 측정을 사용할 때, 이는 압력 둔감형 MFC이다. 즉, 입구에서의 압력 교란에 실질적으로 둔감하다. 그러나, MFC가 유동을 제어하기 위하여 열 기반 센서 측정을 사용할 때, 이는 입구 압력 교란에 민감하다. 따라서, 개시된 MFC의 하나의 추가 특징은 MFC가 흐름을 제어하기 위하여 열 기반 측정을 이용하고 있을 때 발생하는 압력 교란에 대한 보상을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 질량 유량 제어가 낮은 유량 범위 내에서 열식 유량 센서 측정을 사용하고 2개의 유량 센서 사이에서 갑작스런 큰 유량 변동으로 표시되는 압력 교란이 있을 때, 시스템 컨트롤러는 압력 교란을 감지하고, 컨트롤러(80)를 이용하여 압력 과도 기간이 지나갈 때까지 열식 유량 센서 측정으로부터 압력 기반 유량 측정으로 유량 제어 입력을 스위칭한다. 갑작스런 "2개의 유량 센서 사이에서 큰 유량 변동"이 되는 것은, 예를 들어, 변동이 변화를 보장하기에 충분한 것으로 고려되는 임계값을 초과하여야 하도록 임계값을 설정함으로써 결정될 수 있다. 변동이 임계값을 초과할 때, 열식 유량 측정으로부터 압력 기반 유량 측정으로의 스위칭이 발생한다. 변동이 임계값 안으로 들어오면, 컨트롤러(80)는 압력 기반 유량 측정을 다시 열식 유량 측정으로 스위칭한다.

일반적으로, 열식 유량계의 출력은 압력식 유량계보다 더 많이 드리프트(drift)하는 경향이 있다. 그 결과, 열식 유량계는 0 오프셋을 제공하기 위하여 사용자에 의해 또는 공장에서 초기에 캘리브레이션된다. 즉, 열식 유량계의 출력은 0의 입력으로 열식 유량계의 출력이 0이 되도록 하는 0 오프셋 신호로 캘리브레이션된다. 그러나, 사용하는 동안, 열식 유량계는 캘리브레이션 상태를 벗어나서 오류가 있는 판독값을 제공할 수 있다. 따라서, MFC는 또한 열식 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어날 때를 감지하여 자동으로 0 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 2개의 유량계의 판독값이 미리 정해진 허용된 허용 오차 또는 양을 벗어나는 경우에 열식 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어나는 것으로 추측되는 것으로 가정함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 열식 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어났는지 결정하기 위하여 (유동 동작 동안 한 번에 단지 하나의 유량계가 제어 밸브(18)를 제어하지만) 열식 유량계와 압력식 유량계의 출력이 연속으로 비교될 수 있다. 열식 유량계의 출력 판독값이 미리 정해진 양만큼 압력식 유량계의 출력 판독값과 다르다면, 도 4에 도시된 바와 같이 0 오프셋 조정 신호가 시스템 컨트롤러에 의해 열식 유량계에 제공될 수 있다. 일반적으로, 압력 기반 센서가 20%FS 교차 아래의 유량에 대한 유량 범위 조정에 대하여 정확한 측정을 제공하지 않을 수 있고, 따라서 2개의 유량계의 출력의 비교가 정확하지 않을 수 있기 때문에, 유량이 교차 스위치의 교차값, 예를 들어 20%FS 위에 있을 때에만, 열식 유량계에 대한 0 오프셋이 조정되는 것이 바람직하다.

2개의 유량 측정값의 미분 계수는 압력 교란에 기인하는 2개의 유량 측정값 사이의 비교된 차이와, 오프셋을 캘리브레이션하는 필요성에 기인하는 2개의 유량 측정값 사이의 비교된 차이를 구별하는데 사용될 수 있다. 전자의 경우에, 미분 계수는 2개의 유량 측정값 사이의 비교된 차이에서의 빠른 변화 때문에 약간 빠르게 변화하며, 후자의 경우 미분 계수는 약간 느리게 변화한다.

여기에서 설명된 모든 특징을 채용하는 질량 유량 컨트롤러는 여러 이점을 가진다. 질량 유량에 대한 유량 범위에 기초하여 유량 측정을 스위칭하는 것은 양 유량계의 최상의 정확성을 활용한다. 또한, 압력 둔감형 MFC가 심지어 상류 압력 센서 없이도 전체 유량 범위에 대하여 제공된다. 마지막으로, 자기 보정(self-correction)이 0의 드리프트가 되기 쉬운 열식 유량 센서의 정확성을 개선할 수 있다.

논의된 구성요소, 단계, 특징, 목적, 이익 및 이점은 단지 예시적인 것이다. 이들 및 이들과 관련된 논의는 어떠한 방식으로도 보호 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 많은 다른 실시예들도 고려될 수 있다. 이들은 더 적고, 추가적이고, 그리고/또는 상이한 구성요소, 단계, 특징, 목적, 이익 및/또는 이점을 가지는 실시예들을 포함한다. 이들도 구성요소 및/또는 단계가 상이하게 배열되고 그리고/또는 상이한 순서를 가지는 실시예를 포함한다.

달리 언급되지 않는다면, 모든 측정, 값, 등급(rating), 위치, 크기, 사이즈 및 이어지는 특허청구범위를 포함하는 본 명세서에서 설명된 다른 사양은 대략적인 것으로 정확한 것은 아니다. 이들은 관련된 기능 및 속하는 기술분야에서 관례적인 기능과 일관성 있는 타당한 범위를 가지도록 의도된다.

본 개시 내용에 인용된 논문, 특허, 특허 출원 및 다른 간행물은 모두 참조로서 본 명세서에 편입된다.

"~하는 수단"이라는 어구는, 특허청구범위에 사용될 때, 설명된 대응하는 구조 및 재료와 그 균등물을 포함하도록 의도되며 그와 같이 해석되어야만 한다. 유사하게, "~하는 단계"라는 어구는, 특허청구범위에 사용될 때, 설명된 대응하는 작용과 그 균등물을 포함하도록 의도되며 그와 같이 이해되어야만 한다. 특허청구범위에서 이러한 어구들이 없는 것은 이들의 대응하는 구조, 재료 또는 작용이나 그 균등물로 제한되려고 의도되지 않으며, 그에 제한되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

설명되거나 예시된 어떠한 것도, 특허청구범위에 인용되었는지 여부에 관계없이, 공중에 대한 임의의 구성요소, 단계, 특징, 목적, 이익, 이점 또는 균등물의 헌납을 발생시키도록 의도되거나 이해되어서는 안 된다.

보호 범위는 이어지는 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 그 범위는, 특정 의미가 설명된 것을 제외하고는, 본 명세서와 후속 출원 경과에 비추어 이해될 때 특허청구범위에 사용되는 문언의 통상적 의미와 일치하는 만큼 넓게 그리고 모든 구조적 기능적 균등물을 포함하도록 의도되며 그와 같이 해석되어야 한다.

Claims (19)

1. 질량 유량 컨트롤러에 있어서,
   상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하도록 구성되고 마련된 압력 기반 유량계;
   상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하도록 구성되고 마련된 열 기반 유량계;
   상기 유량계들 중 하나에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성된 제어 신호에 응답하여 상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 제어하도록 구성되고 마련된 제어 밸브; 및
   상기 질량 유량 컨트롤러가 입구 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록, 상기 측정된 유량이 상대적으로 낮을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 유량이 상대적으로 높을 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하도록 구성되고 마련된 시스템 컨트롤러
   를 포함하는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 시스템 컨트롤러는 교차값(cross-over value)을 갖도록 구성되며, 상기 시스템 컨트롤러는 상기 측정된 유량이 상기 교차값 아래에 있을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 측정된 유량이 상기 교차값보다 더 클 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 교차값은 상기 질량 유량 컨트롤러가 제어하는 유량 범위의 함수로서 선택되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 교차값은 수동으로 입력되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 교차값은 공장에서 설정되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 질량 유량 컨트롤러는 가스를 공급받는 입구를 포함하고;
   상기 시스템 컨트롤러는, 또한, 상기 측정된 유량이 상대적으로 낮고 상기 입구에서 압력 교란이 없을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하도록 구성되고 마련되며, 상기 측정된 유량이 상대적으로 낮고 압력 교란이 있을 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하도록 변경되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 압력 교란은 상기 열 기반 유량계 및 상기 압력 기반 유량계 사이의 갑작스런 큰 유량 변동으로 표시되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 열식 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어났는지 결정하기 위하여, 상기 열 기반 유량계 및 상기 압력 기반 유량계의 출력이 비교되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 열식 유량계의 출력 판독값이 미리 정해진 양만큼 상기 압력식 유량계의 출력 판독값과 다를 때, 0 오프셋 조정 신호가 상기 열식 유량계에 제공되는,
   질량 유량 컨트롤러.
   
10. 질량 유량 컨트롤러로 가스의 질량 유량을 제어하는 질량 유량 제어 방법에 있어서,
    열 기반 유량계로 상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하는 단계;
    압력 기반 유량계로 상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 측정하는 단계; 및
    상기 유량계들 중 하나에 의해 측정된 유량의 함수로서 생성된 제어 신호에 응답하여, 제어 밸브로 상기 질량 유량 컨트롤러를 통한 질량 유량을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 질량 유량을 제어하는 단계는, 상기 질량 유량계가 입구 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록, (a) 상기 측정된 유량이 상대적으로 낮을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 그리고, (b) 상기 유량이 상대적으로 높을 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    질량 유량 제어 방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 질량 유량을 제어하는 단계는, 상기 질량 유량의 제어가 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록, (a) 상기 측정된 유량이 교차값(cross-over value) 아래에 있을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 그리고, (b) 상기 유량이 상기 교차값보다 더 클 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    질량 유량 제어 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 교차값은 제어되는 유량 범위의 함수로서 선택되는,
    질량 유량 제어 방법.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 교차값은 수동으로 입력되는,
    질량 유량 제어 방법.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 교차값은 공장에서 설정되는,
    질량 유량 제어 방법.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 질량 유량을 제어하는 단계는, 상기 질량 유량계가 입구 압력 불안에 상대적으로 둔감하도록, (a) 상기 측정된 유량이 상대적으로 낮고 상기 질량 유량 컨트롤러의 입구에서 압력 교란이 없을 때 상기 열 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 그리고, (b) 상기 유량이 상대적으로 낮고 상기 입구에서 압력 교란이 있을 때 상기 압력 기반 유량계에 의해 측정된 유량의 함수로서, 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
    질량 유량 제어 방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 압력 교란은 상기 2개의 유량계 사이의 갑작스런 큰 유량 변동으로 표시되는,
    질량 유량 제어 방법.
    
17. 제16항에 있어서,
    갑작스런 큰 유량 변동은 상기 변동이 임계값을 초과할 때 발생하는,
    질량 유량 제어 방법.
    
18. 제10항에 있어서,
    상기 열식 유량계가 캘리브레이션 상태를 벗어났는지 결정하기 위하여, 상기 열식 유량계 및 상기 압력식 유량계의 출력을 비교하는 단계를 더 포함하는,
    질량 유량 제어 방법.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 열식 유량계의 출력 판독값이 미리 정해진 양만큼 상기 압력식 유량계의 출력 판독값과 다를 때, 0 오프셋 조정 신호를 상기 열식 유량계에 제공하는 단계를 더 포함하는,
    질량 유량 제어 방법.

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