適応型オンツール質量流量コントローラ調整
【課題】非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法を提供すること。
【解決手段】質量流量コントローラは、５０％超の設定点において動作させてもよい。データは、質量流量コントローラメモリに記録されてもよい。設定点は次いで、０％に変えられてもよい。記録されたデータは次いで、分析され、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータが、計算されてもよい。１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータは、質量流量コントローラメモリに保存されてもよく、その後に非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において使用されてもよい。
【解決手段】質量流量コントローラは、５０％超の設定点において動作させてもよい。データは、質量流量コントローラメモリに記録されてもよい。設定点は次いで、０％に変えられてもよい。記録されたデータは次いで、分析され、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータが、計算されてもよい。１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータは、質量流量コントローラメモリに保存されてもよく、その後に非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において使用されてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）に関する。詳細には、限定するためではないが、本発明は、ガス種および動作条件にわたって質量流量コントローラ出力を最適化するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量流量コントローラの調整は典型的には、較正用ガス、典型的には窒素（Ｎ２）でＭＦＣ製造業者によって行われる。そのような調整は、１つまたは複数のアルゴリズムパラメータ係数を開発するために行われることもある。これらのパラメータ係数は、データが、生のＭＦＣデータと比べて、ＭＦＣでの実際の流動状態をより正確に反映するように、生のＭＦＣデータに適用されるように構成される。しばしば、得られるパラメータ係数は、ガス依存性である。従って、ＭＦＣがＮ２以外のガスで動作しているときには、その係数は、不正確なかつ／または遅延した結果を出力することもある。
【０００３】
ＭＦＣが非調整ガスで動作しているような１つの場合には、ＭＦＣは、非ゼロ設定点の流量を提供した後、ゼロ設定点のためのコマンドを受け取ることもある。そのような場合には、弁は、そのようなコマンドを受け取ると実質的にすぐに閉じられ、ＭＦＣを通る正味のガス流がない結果になる。しかしながら、ＭＦＣそれ自体を通る正味のガス流はないけれども、熱流量センサは、センサ内部の熱再分配の性質、センサ構成部品の非ゼロ質量、その他に起因して、ガス流量の変化に対する応答が遅い。従って、ＭＦＣ熱流量センサは、ゼロ設定点コマンドを受け取った後もなお流れがＭＦＣに存在しているという不正確な出力を提供する。不正確な出力を補正するために、アルゴリズムパラメータ係数を含む１つまたは複数のデジタルフィルタが、実装される。これらのパラメータは、上で述べられたＭＦＣ調整ステップ中に計算されるので、出力は、Ｎ２ガスについて適切に補正されるだけである。Ｎ２以外のガスについては、補正出力は、ゼロ設定点を通り過ぎかつ／またはゼロ設定点に達しないこともある。その上、非製造調整ガスについては、熱流量センサは、ゼロ設定点値を受け取った後もかなりの時間にわたって出力を提供し続けることもあり、「ロングテール」を有する出力波形をもたらす。不正確なセンサ応答に起因して、同様の誤差は、他の設定点から設定点への流動遷移にも存在することになる。
【０００４】
同様に、ＭＦＣの入り口圧力が変化すると、その圧力変化は、ＭＦＣに「寄生流動」を生成することもある。寄生流動は、ＭＦＣの内部にある、すなわちＭＦＣ入り口部分からバイパスとＭＦＣ弁との間に位置するＭＦＣ「死容積」へ流れる流動を含む。寄生流動に起因するどんな流量出力も補正するために、ＭＦＣ圧力センサおよび熱流量センサからのデータは、１つまたは複数のデジタルフィルタを含むＭＦＣ補正アルゴリズムを得るために使用されることもある。補正アルゴリズムは、ガス圧力偏差によって引き起こされる寄生流動を推定し、ＭＦＣでの実際の流量を計算することもある。しかしながら、寄生流動補正アルゴリズムの初期設定パラメータは、製造業者の調整中にＮ２を使用して得られる。従って、Ｎ２以外のガスを使用するＭＦＣプロセスでは、寄生流動補正アルゴリズムでのパラメータは、正確な流量読み出しを生成しないことになる。従って、そのような場合には、ＭＦＣ圧力感度の増加がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１２／５０２，９１８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図面で示される本発明の例となる実施形態は、以下に要約される。これらのおよび他の実施形態は、「詳細な説明」の項でより完全に述べられる。しかしながら、本発明をこの「発明の要約」または「詳細な説明」で述べられる形態に限定する意図はないことを理解すべきである。当業者は、特許請求の範囲で表されるような本発明の精神および範囲内に入る多数の変更形態、等価物および代替構成があることを認識できる。
【０００７】
本発明の一実施形態は、非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法を含む。一方法は、質量流量コントローラを５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）を含む。５０％超の設定点から、設定点はその後に、０％の設定点に変えられる。質量流量コントローラからのデータは、質量流量コントローラメモリに記録される。この記録されたデータは、分析され、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータ／係数が、補正アルゴリズムのために計算される。これらのガスパラメータは次いで、質量流量コントローラメモリに保存され、その後に非製造調整ガスについての正確な流量データを提供するために、非製造調整ガスを伴う将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【０００８】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する別の方法は、（ｉ）質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および（ｉｉ）質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つを含む。これらのこと（ステップ）のどちらにおいても、質量流量コントローラ入力圧力が変動し、質量流量コントローラ内の寄生流動が生成されるときには、ＭＦＣ流量および圧力データが、記録され、質量流量コントローラメモリに保存される。流量データおよび圧力データは次いで、分析され、ＭＦＣで使用されている非製造調整ガスについての寄生流動補正アルゴリズム内の１つまたは複数のパラメータのための１つまたは複数の係数が、計算される。これらのパラメータ係数は次いで、質量流量コントローラメモリに保存され、非製造調整ガスを伴う１つまたは複数の将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【０００９】
これらのおよび他の実施形態は、本明細書でさらに詳細に述べられる。
【００１０】
本発明のさまざまな目的および利点ならびにより完全な理解は、次に来る「詳細な説明」および添付の特許請求の範囲の参照が付随する「図面」と併せてなされるとき、明らかであり、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の例示的実施形態に従う質量流量コントローラの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法の図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による調整ガスから計算されたパラメータを含む補正アルゴリズムが実装された後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態によるガス特有のパラメータを含む補正アルゴリズムが実装された後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図４】本発明の一実施形態についての時間にわたる質量流量コントローラ設定点値のグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法の図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による調整ガスで計算されたパラメータを有する補正アルゴリズムを使用する、圧力の変化が０％設定点において生じた後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による非製造調整ガスで計算されたパラメータを有する補正アルゴリズムを使用する、圧力の変化が０％設定点において生じた後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
類似のまたは同様の要素が、適切な場合にはいくつかの図全体にわたって同一の参照数字で指定される図面を今から参照し、特に図１を参照すると、本発明の例示的実施形態に従う質量流量コントローラ（ＭＦＣ）１００の機能ブロック図が、示される。図２は、初期補正アルゴリズム係数を構築するために使用される調整流体以外のＭＦＣ１００中の流体についての正確な流量を提供する方法の一実施形態である。補正アルゴリズム係数はまた、それが適切な場合にはデジタルフィルタと呼ばれてもよい。その趣旨でおよび同様に適切な他の場所で、２００９年７月１４日出願の米国特許出願第１２／５０２，９１８号が、すべての正当な目的のために参照により本明細書に組み込まれる。初期補正アルゴリズム係数の構築はまた、本明細書および他の場所では調整ガスまたは他の同様に参照される流体を使用する製造業者による質量流量コントローラの「調整」と呼ばれてもよい。
【００１３】
図２で見られるように、一方法は、２０２から始まり、２１２において質量流量コントローラ１００を５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）を含む。例えば、図１で見られるように、ＭＦＣ１００の一実施形態は、入力信号１０５を受け取るように構成されてもよいデジタルコントローラ１１５を含んでもよい。入力信号１０５の一種は、５０％超の設定点指標を含んでもよい。設定点指標を受け取ると、デジタルコントローラ１１５は、ＭＦＣ１００を通って流れる流体の速度が設定点指標に実質的に等しくなるように制御弁１２５を調節してもよい。一実施形態では、百分率設定点値は、ＭＦＣ１００がある種の流動状態について動作できる最大流量の百分率を含んでもよい。熱センサ１４５および圧力センサ１５５は、制御目的のために流量データおよび圧力データをデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供する。流量データおよび圧力データは、１つまたは複数の増幅器１６５およびアナログ／デジタル変換器１７５を通じてデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供されてもよい。２２２において、流量データおよび圧力データは、内部ＭＦＣメモリ１８５に保存され、そのデータは、循環方式で保存されてもよく、それによってもし０％設定点値が、５０％以上の設定点値が達せられた後のある時間範囲内にまたはデータ点範囲内に（例えば２秒または２０００データ点後に）受け取られないならば、古いデータは、上書きされる。ゼロ設定点が達せられるときには、データは、確保され、もはや上書きされなくてもよい。他の設定点値もまた、熟考される。
【００１４】
ＭＦＣを５０％超の設定点値で走らせ、流量および圧力データをメモリ１８５に記録した後、一方法では、２８２において、デジタルコントローラ１１５は、設定点を０％値に変える入力１０５を受け取ってもよい。流量および圧力データは、メモリが一杯になる、または記録されるデータ量が分析に十分となるまで内部メモリ１８５に記録され続ける。その時に、データ記録は、停止してもよい。５０％超の設定点値から０％設定点値に変わると、図２の２３２および２４２において見られるように、記録されたデータは、分析され、適切な係数パラメータ値が、非製造調整ガスについての補正アルゴリズムのために計算される。２５２において、パラメータは、メモリ１８５に保存される。
【００１５】
補正アルゴリズムは、先に参照された特許出願第１２／５０２，９１８号の「デジタルフィルタ」部分で同様に述べられるように、特定のガスおよび／または流動状態についてのデータを不正確なデータから正確なデータに変えるために、圧力および流量データなどだが限定されない質量流量コントローラデータに適用される一組の変更子（modifiers）である。
【００１６】
どのように不正確なデータが補正アルゴリズムによって変更されて、正確なデータになるのかの一例は、図３Ａおよび３Ｂで見られる。図３Ａは、補正アルゴリズムがデータに適用された後の流量データを示すが、その補正アルゴリズムは、調整ガスパラメータ係数を有する。図で見られるように、ガスＸｅおよびＣＦ４については、補正アルゴリズムは、調整ガスパラメータでは不正確なデータを提供する。しかしながら、図３Ｂで見られるように、各非製造調整ガスについての流量および圧力データを使用して、補正アルゴリズムのための１つまたは複数のガス特有の係数パラメータを計算し、そのアルゴリズムを流量データに適用することで、正確なガス特有の流量データが、得られる。これらの１つまたは複数のパラメータは、オンボードＭＦＣメモリであってもよい質量流量コントローラメモリ１８５に保存される。パラメータは次いで、図２のステップ２６２で見られるように、非製造調整ガスを伴う将来の質量流量コントローラ動作においてアクセスされ、使用されてもよい。
【００１７】
一方法は、ＭＦＣ１００によって自動的に行われてもよい。例えば、流量および圧力データを取得し、記録する、ガス特有の係数パラメータを計算する、次いでその後に将来のＭＦＣ動作においてガス特有のパラメータを使用するプロセスはすべて、ユーザからのいかなる入力もなしに行われてもよい。例えば、一実施形態では、ＭＦＣ１００は、ＭＦＣ調整ガス以外の新しいガスがＭＦＣ動作において使用されているという入力１０５を受け取ってもよい。ＭＦＣ１００は、非製造調整ガスが使用されていることを自動的に決定するように構成されてもよく、または新しいガスを示すユーザからの入力１０５が、与えられてもよい。どちらの方法でも、（ｉ）質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録することと、（ｉｉ）記録されたデータを分析することと、（ｉｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算することと、（ｉｖ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存することと、および、（ｖ）非製造調整ガスを伴う１つまたは複数の将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること、の図２中の方法ステップはすべて、ユーザ入力を必要とせずに質量流量コントローラによって自動的に行われる。他の実施形態では、これらのステップの１つまたは複数は、ユーザによる入力を必要とすることもある。
【００１８】
同様に、上記の（ｉ）〜（ｖ）の同じステップは、ＭＦＣ１００がそのステップを行っているというＭＦＣ１００によるどんな表示もなく行われてもよく、従って、図３Ｂで見られる正確なデータと同様の正確なデータが、ユーザに見えるＭＦＣ１００によって自動的に提供されてもよい。上記のステップ（ｉ）〜（ｖ）の各々はまた、ＭＦＣ１００が「アイドル」モードにある間に行われてもよい。例えば、図４で見られるように、１つの質量流量コントローラプロセスは、第１の動作期間４０４および第２の動作期間４１４を含む。各動作期間４０４、４１４は、ＭＦＣ１００が０％超の設定点により供給される時間帯である。例えば、第１の動作期間４０４は、２５％の設定点を有し、第２の動作期間４１４は、７５％の設定点を有する。第１の動作期間４０４と第２の動作期間４１４との間は、第１のアイドルモード４２４である。
【００１９】
図４で見られるように、アイドルモードは、ＭＦＣ１００が０％設定点に設定される時間帯であってもよい。第２の動作期間は、５０％を超える設定点を含み、その後に０％設定点が続くので、（ｉ）質量流量および圧力データをメモリに記録すること、（ｉｉ）記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること、（ｉｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること、及び、（ｉｖ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること、のこれらのステップは、第２のアイドルモード４３４中に行われてもよい。データはまた、第２の動作期間４１４中に収集されてもよいと理解すべきである。第２の動作期間４１４データは、先に収集されたデータを上書きすることによってメモリ１８５に確保されてもよい。
【００２０】
デジタルコントローラ１１５は、ハードウェアおよびファームウェアの１つまたは複数を含んでもよい。一実施形態では、デジタルコントローラは、ファームウェアを含んでもよく、（ｉ）記録されたデータを分析すること、及び、（ｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること、のステップを行うように構成されてもよい。その上、流量および圧力データは、圧力および流量の変化の最も正確な表現を得るために設定時間帯について最大数のデータ点を得るのに可能な最速データ記録速度を含む記録速度で収集されてもよい。例えば、一実施形態では、最速データ記録速度は、質量流量コントローラファームウェアのループサイクルごとに少なくとも１つのデータ点を記録することを含む。一実施形態では、非製造調整ガスパラメータは、流量および圧力の少なくとも１つについて少なくとも１００データ点（サンプル）を記録することで得られてもよい。非製造調整ガスを含んでもよい流体／ガスの一種は、キセノンおよび四フッ化炭素の１つである。
【００２１】
加えて、本発明の一実施形態は、収集されたデータを使用して、ＭＦＣについて不具合修理または故障検出を行うことを含んでもよい。例えば、データは、オンボードメモリ１８５にセーブ（格納）されてもよくかつ／または先に記録されたデータもしくは同様の流動状態についてメモリ１８５に確保された他のデータに対して比較されてもよい。もし例えば新しいデータが、メモリのデータから許容範囲の外側にあるならば、ＭＦＣが適切に動作していないと決定することで故障状態が、ユーザに表示されてもよい。
【００２２】
図５で見られるように、５０３において、非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する別の方法は、質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること、および、質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること、の１つを含む。例えば、一方法では、質量流量コントローラは、ゼロ設定点に設定されて、図４で見られる第１または第２のアイドルモード４２４、４３４を開始する。この点において、図５の要素５１３で見られるように、一方法は、入り口圧力を変えることを含む。例えば、入り口圧力は、図１で見られるように、バイパス１９５の主流動ライン１３５上流の圧力を含んでもよい。５２３において、その方法は、質量流量コントローラ１００内に寄生流動を生成することを含む。例えば、寄生流動の一種は、質量流量コントローラ死容積からまたはそこへ流れるガスであってもよい。死容積は、バイパス１９５と制御弁１２５との間の主流動ライン１３５の一部分を含んでもよい。一実施形態では、入り口での圧力の変化は、ガスが熱センサ１４５を通り過ぎて死容積へまたはそれから流れる原因となり、それによって熱センサ１４５での流動読み出しを生じさせる。しかしながら、制御弁１２５は閉じているので、流動読み出しは、ガスがＭＦＣ１００から決して離れないので誤った読み出しである。
【００２３】
５３３におけるのは、質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定する方法ステップである。一方法では、流量測定結果は、熱センサ１４５からデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供される。入り口圧力は、図１で見られる圧力センサ１５５によって提供されてもよい。圧力データはまた、図５の要素番号５４３で見られるように、圧力データがデジタルコントローラ１１５に提供され、オンボードＭＦＣメモリ１８５に保存される前に、増幅器１６５およびアナログ／デジタル変換器１７５に提供されてもよい。図５の要素５５３および５４２で見られるように、流量データおよび圧力データは次いで、分析されてもよく、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータが、補正アルゴリズムとともに使用するために計算されてもよい。
【００２４】
図６Ａで見られるのは、３つのガス種について、調整ガスＮ２で計算された補正アルゴリズムを適用した後の、弁が閉じた状態での圧力の変化についてＭＦＣ１００により測定されるような流量である。１つまたは複数のガス特有の係数を含む補正アルゴリズムを適用すると、図６Ｂの流量グラフが、得られる。図で見られるように、１つまたは複数のガス特有の係数を使用することで、より正確なＭＦＣ出力が、提供される。図６Ｂのグラフを得るために使用される補正アルゴリズムは、上で述べられた図３Ｂのグラフを得るために同様の流動状態について使用されたのとは異なるデジタルフィルタ／パラメータ係数を使用してもよい。図６Ｂに使用される１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータは、図５の要素５５２および５６２で見られるように、質量流量コントローラメモリ１８５に保存され、それから取り出され、非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【００２５】
一実施形態では、寄生流動は、コントローラのフルスケール流量の少なくとも５％を有する流動を含む。加えて、一方法は、圧力スパイクおよび圧力変化の少なくとも１つを通じて入力圧力を変えることを含む。圧力スパイクは、圧力の一時的な増加または減少を含んでもよく、一方圧力変化は、図６Ａおよび６Ｂで見られる圧力の変化と同様の圧力の非一時的な変化を含んでもよい。その上、図３Ａおよび３Ｂに関して上で述べられた方法と同様に、データは、圧力変化より前に記録される。もしアイドル期間４２４、４３４中に圧力変化が生じないならば、メモリに記録されたデータは、その後のアイドル期間４２４、４３４に生じるデータで、同じアイドル期間の後に生じるデータで、またはその後の動作期間からのデータで上書きされてもよい。例えば、もし２秒のアイドル時間後または１００データサンプル後に圧力変化が生じないならば、メモリ１８５のデータは、上書きされてもよい。一実施形態では、圧力は、変化してもよいが、その圧力は、許容範囲内である流量の変化を提供するだけである。例えば、もし許容範囲が＋／−０．１５％設定点であり、圧力の変化が０．１％の設定点流量変化を生成するだけであるならば、補正アルゴリズムのための新しい係数は、計算されなくてもよい。そのような場合には、収集されたデータは、その後のデータで上書きされてもよい。
【００２６】
他の方法では、圧力変化が、指定流量範囲の外側である調節された流量をもたらすと決定されてもよい。一実施形態では、調節された流量は、調整ガス係数パラメータを使用する補正アルゴリズムによって計算されるような流量を含んでもよい。調節された流量が許容範囲の外側であるような場合には、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータは、圧力データおよび流量データを使用して計算される。または、製造調整ガスについて開発されたパラメータは、そのパラメータが非製造調整ガスについての正確な流量データを提供するように、圧力データおよび流量データを使用して調節されてもよい。新しいパラメータまたは調整ガスパラメータの調節は、圧力が、流量読み出ししきい値の外側の測定可能な流量読み出しを生じさせるように構成される量によって変化させられるときに行われてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１００ 質量流量コントローラ
１０５ 入力信号
１１５ デジタルコントローラ
１２５ 制御弁
１３５ 主流動ライン
１４５ 熱センサ
１５５ 圧力センサ
１６５ 増幅器
１７５ アナログ／デジタル変換器
１８５ 質量流量コントローラメモリ
１９５ バイパス
２０２ 開始
２１２ 質量流量コントローラを５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）
２２２ 質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）
２３２ 記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）
２４２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）
２５２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
２６２ 非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）
２７２ 終了
２８２ 設定点を０％に変えること（ステップ）
４０４ 第１の動作期間
４１４ 第２の動作期間
４２４ 第１のアイドルモード
４３４ 第２のアイドルモード
５０２ 開始
５０３ 質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つ
５１３ 入り口圧力を変えること（ステップ）
５２３ 質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）
５３３ 質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定すること（ステップ）
５４２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）
５４３ 質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
５５２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
５５３ 流量データおよび圧力データを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）
５６２ 非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）
５７２ 終了
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）に関する。詳細には、限定するためではないが、本発明は、ガス種および動作条件にわたって質量流量コントローラ出力を最適化するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
質量流量コントローラの調整は典型的には、較正用ガス、典型的には窒素（Ｎ２）でＭＦＣ製造業者によって行われる。そのような調整は、１つまたは複数のアルゴリズムパラメータ係数を開発するために行われることもある。これらのパラメータ係数は、データが、生のＭＦＣデータと比べて、ＭＦＣでの実際の流動状態をより正確に反映するように、生のＭＦＣデータに適用されるように構成される。しばしば、得られるパラメータ係数は、ガス依存性である。従って、ＭＦＣがＮ２以外のガスで動作しているときには、その係数は、不正確なかつ／または遅延した結果を出力することもある。
【０００３】
ＭＦＣが非調整ガスで動作しているような１つの場合には、ＭＦＣは、非ゼロ設定点の流量を提供した後、ゼロ設定点のためのコマンドを受け取ることもある。そのような場合には、弁は、そのようなコマンドを受け取ると実質的にすぐに閉じられ、ＭＦＣを通る正味のガス流がない結果になる。しかしながら、ＭＦＣそれ自体を通る正味のガス流はないけれども、熱流量センサは、センサ内部の熱再分配の性質、センサ構成部品の非ゼロ質量、その他に起因して、ガス流量の変化に対する応答が遅い。従って、ＭＦＣ熱流量センサは、ゼロ設定点コマンドを受け取った後もなお流れがＭＦＣに存在しているという不正確な出力を提供する。不正確な出力を補正するために、アルゴリズムパラメータ係数を含む１つまたは複数のデジタルフィルタが、実装される。これらのパラメータは、上で述べられたＭＦＣ調整ステップ中に計算されるので、出力は、Ｎ２ガスについて適切に補正されるだけである。Ｎ２以外のガスについては、補正出力は、ゼロ設定点を通り過ぎかつ／またはゼロ設定点に達しないこともある。その上、非製造調整ガスについては、熱流量センサは、ゼロ設定点値を受け取った後もかなりの時間にわたって出力を提供し続けることもあり、「ロングテール」を有する出力波形をもたらす。不正確なセンサ応答に起因して、同様の誤差は、他の設定点から設定点への流動遷移にも存在することになる。
【０００４】
同様に、ＭＦＣの入り口圧力が変化すると、その圧力変化は、ＭＦＣに「寄生流動」を生成することもある。寄生流動は、ＭＦＣの内部にある、すなわちＭＦＣ入り口部分からバイパスとＭＦＣ弁との間に位置するＭＦＣ「死容積」へ流れる流動を含む。寄生流動に起因するどんな流量出力も補正するために、ＭＦＣ圧力センサおよび熱流量センサからのデータは、１つまたは複数のデジタルフィルタを含むＭＦＣ補正アルゴリズムを得るために使用されることもある。補正アルゴリズムは、ガス圧力偏差によって引き起こされる寄生流動を推定し、ＭＦＣでの実際の流量を計算することもある。しかしながら、寄生流動補正アルゴリズムの初期設定パラメータは、製造業者の調整中にＮ２を使用して得られる。従って、Ｎ２以外のガスを使用するＭＦＣプロセスでは、寄生流動補正アルゴリズムでのパラメータは、正確な流量読み出しを生成しないことになる。従って、そのような場合には、ＭＦＣ圧力感度の増加がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１２／５０２，９１８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図面で示される本発明の例となる実施形態は、以下に要約される。これらのおよび他の実施形態は、「詳細な説明」の項でより完全に述べられる。しかしながら、本発明をこの「発明の要約」または「詳細な説明」で述べられる形態に限定する意図はないことを理解すべきである。当業者は、特許請求の範囲で表されるような本発明の精神および範囲内に入る多数の変更形態、等価物および代替構成があることを認識できる。
【０００７】
本発明の一実施形態は、非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法を含む。一方法は、質量流量コントローラを５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）を含む。５０％超の設定点から、設定点はその後に、０％の設定点に変えられる。質量流量コントローラからのデータは、質量流量コントローラメモリに記録される。この記録されたデータは、分析され、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータ／係数が、補正アルゴリズムのために計算される。これらのガスパラメータは次いで、質量流量コントローラメモリに保存され、その後に非製造調整ガスについての正確な流量データを提供するために、非製造調整ガスを伴う将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【０００８】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する別の方法は、（ｉ）質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および（ｉｉ）質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つを含む。これらのこと（ステップ）のどちらにおいても、質量流量コントローラ入力圧力が変動し、質量流量コントローラ内の寄生流動が生成されるときには、ＭＦＣ流量および圧力データが、記録され、質量流量コントローラメモリに保存される。流量データおよび圧力データは次いで、分析され、ＭＦＣで使用されている非製造調整ガスについての寄生流動補正アルゴリズム内の１つまたは複数のパラメータのための１つまたは複数の係数が、計算される。これらのパラメータ係数は次いで、質量流量コントローラメモリに保存され、非製造調整ガスを伴う１つまたは複数の将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【０００９】
これらのおよび他の実施形態は、本明細書でさらに詳細に述べられる。
【００１０】
本発明のさまざまな目的および利点ならびにより完全な理解は、次に来る「詳細な説明」および添付の特許請求の範囲の参照が付随する「図面」と併せてなされるとき、明らかであり、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の例示的実施形態に従う質量流量コントローラの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法の図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による調整ガスから計算されたパラメータを含む補正アルゴリズムが実装された後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態によるガス特有のパラメータを含む補正アルゴリズムが実装された後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図４】本発明の一実施形態についての時間にわたる質量流量コントローラ設定点値のグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する方法の図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による調整ガスで計算されたパラメータを有する補正アルゴリズムを使用する、圧力の変化が０％設定点において生じた後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による非製造調整ガスで計算されたパラメータを有する補正アルゴリズムを使用する、圧力の変化が０％設定点において生じた後の時間の関数としての質量流量コントローラ流量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
類似のまたは同様の要素が、適切な場合にはいくつかの図全体にわたって同一の参照数字で指定される図面を今から参照し、特に図１を参照すると、本発明の例示的実施形態に従う質量流量コントローラ（ＭＦＣ）１００の機能ブロック図が、示される。図２は、初期補正アルゴリズム係数を構築するために使用される調整流体以外のＭＦＣ１００中の流体についての正確な流量を提供する方法の一実施形態である。補正アルゴリズム係数はまた、それが適切な場合にはデジタルフィルタと呼ばれてもよい。その趣旨でおよび同様に適切な他の場所で、２００９年７月１４日出願の米国特許出願第１２／５０２，９１８号が、すべての正当な目的のために参照により本明細書に組み込まれる。初期補正アルゴリズム係数の構築はまた、本明細書および他の場所では調整ガスまたは他の同様に参照される流体を使用する製造業者による質量流量コントローラの「調整」と呼ばれてもよい。
【００１３】
図２で見られるように、一方法は、２０２から始まり、２１２において質量流量コントローラ１００を５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）を含む。例えば、図１で見られるように、ＭＦＣ１００の一実施形態は、入力信号１０５を受け取るように構成されてもよいデジタルコントローラ１１５を含んでもよい。入力信号１０５の一種は、５０％超の設定点指標を含んでもよい。設定点指標を受け取ると、デジタルコントローラ１１５は、ＭＦＣ１００を通って流れる流体の速度が設定点指標に実質的に等しくなるように制御弁１２５を調節してもよい。一実施形態では、百分率設定点値は、ＭＦＣ１００がある種の流動状態について動作できる最大流量の百分率を含んでもよい。熱センサ１４５および圧力センサ１５５は、制御目的のために流量データおよび圧力データをデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供する。流量データおよび圧力データは、１つまたは複数の増幅器１６５およびアナログ／デジタル変換器１７５を通じてデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供されてもよい。２２２において、流量データおよび圧力データは、内部ＭＦＣメモリ１８５に保存され、そのデータは、循環方式で保存されてもよく、それによってもし０％設定点値が、５０％以上の設定点値が達せられた後のある時間範囲内にまたはデータ点範囲内に（例えば２秒または２０００データ点後に）受け取られないならば、古いデータは、上書きされる。ゼロ設定点が達せられるときには、データは、確保され、もはや上書きされなくてもよい。他の設定点値もまた、熟考される。
【００１４】
ＭＦＣを５０％超の設定点値で走らせ、流量および圧力データをメモリ１８５に記録した後、一方法では、２８２において、デジタルコントローラ１１５は、設定点を０％値に変える入力１０５を受け取ってもよい。流量および圧力データは、メモリが一杯になる、または記録されるデータ量が分析に十分となるまで内部メモリ１８５に記録され続ける。その時に、データ記録は、停止してもよい。５０％超の設定点値から０％設定点値に変わると、図２の２３２および２４２において見られるように、記録されたデータは、分析され、適切な係数パラメータ値が、非製造調整ガスについての補正アルゴリズムのために計算される。２５２において、パラメータは、メモリ１８５に保存される。
【００１５】
補正アルゴリズムは、先に参照された特許出願第１２／５０２，９１８号の「デジタルフィルタ」部分で同様に述べられるように、特定のガスおよび／または流動状態についてのデータを不正確なデータから正確なデータに変えるために、圧力および流量データなどだが限定されない質量流量コントローラデータに適用される一組の変更子（modifiers）である。
【００１６】
どのように不正確なデータが補正アルゴリズムによって変更されて、正確なデータになるのかの一例は、図３Ａおよび３Ｂで見られる。図３Ａは、補正アルゴリズムがデータに適用された後の流量データを示すが、その補正アルゴリズムは、調整ガスパラメータ係数を有する。図で見られるように、ガスＸｅおよびＣＦ４については、補正アルゴリズムは、調整ガスパラメータでは不正確なデータを提供する。しかしながら、図３Ｂで見られるように、各非製造調整ガスについての流量および圧力データを使用して、補正アルゴリズムのための１つまたは複数のガス特有の係数パラメータを計算し、そのアルゴリズムを流量データに適用することで、正確なガス特有の流量データが、得られる。これらの１つまたは複数のパラメータは、オンボードＭＦＣメモリであってもよい質量流量コントローラメモリ１８５に保存される。パラメータは次いで、図２のステップ２６２で見られるように、非製造調整ガスを伴う将来の質量流量コントローラ動作においてアクセスされ、使用されてもよい。
【００１７】
一方法は、ＭＦＣ１００によって自動的に行われてもよい。例えば、流量および圧力データを取得し、記録する、ガス特有の係数パラメータを計算する、次いでその後に将来のＭＦＣ動作においてガス特有のパラメータを使用するプロセスはすべて、ユーザからのいかなる入力もなしに行われてもよい。例えば、一実施形態では、ＭＦＣ１００は、ＭＦＣ調整ガス以外の新しいガスがＭＦＣ動作において使用されているという入力１０５を受け取ってもよい。ＭＦＣ１００は、非製造調整ガスが使用されていることを自動的に決定するように構成されてもよく、または新しいガスを示すユーザからの入力１０５が、与えられてもよい。どちらの方法でも、（ｉ）質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録することと、（ｉｉ）記録されたデータを分析することと、（ｉｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算することと、（ｉｖ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存することと、および、（ｖ）非製造調整ガスを伴う１つまたは複数の将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること、の図２中の方法ステップはすべて、ユーザ入力を必要とせずに質量流量コントローラによって自動的に行われる。他の実施形態では、これらのステップの１つまたは複数は、ユーザによる入力を必要とすることもある。
【００１８】
同様に、上記の（ｉ）〜（ｖ）の同じステップは、ＭＦＣ１００がそのステップを行っているというＭＦＣ１００によるどんな表示もなく行われてもよく、従って、図３Ｂで見られる正確なデータと同様の正確なデータが、ユーザに見えるＭＦＣ１００によって自動的に提供されてもよい。上記のステップ（ｉ）〜（ｖ）の各々はまた、ＭＦＣ１００が「アイドル」モードにある間に行われてもよい。例えば、図４で見られるように、１つの質量流量コントローラプロセスは、第１の動作期間４０４および第２の動作期間４１４を含む。各動作期間４０４、４１４は、ＭＦＣ１００が０％超の設定点により供給される時間帯である。例えば、第１の動作期間４０４は、２５％の設定点を有し、第２の動作期間４１４は、７５％の設定点を有する。第１の動作期間４０４と第２の動作期間４１４との間は、第１のアイドルモード４２４である。
【００１９】
図４で見られるように、アイドルモードは、ＭＦＣ１００が０％設定点に設定される時間帯であってもよい。第２の動作期間は、５０％を超える設定点を含み、その後に０％設定点が続くので、（ｉ）質量流量および圧力データをメモリに記録すること、（ｉｉ）記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること、（ｉｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること、及び、（ｉｖ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること、のこれらのステップは、第２のアイドルモード４３４中に行われてもよい。データはまた、第２の動作期間４１４中に収集されてもよいと理解すべきである。第２の動作期間４１４データは、先に収集されたデータを上書きすることによってメモリ１８５に確保されてもよい。
【００２０】
デジタルコントローラ１１５は、ハードウェアおよびファームウェアの１つまたは複数を含んでもよい。一実施形態では、デジタルコントローラは、ファームウェアを含んでもよく、（ｉ）記録されたデータを分析すること、及び、（ｉｉ）１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること、のステップを行うように構成されてもよい。その上、流量および圧力データは、圧力および流量の変化の最も正確な表現を得るために設定時間帯について最大数のデータ点を得るのに可能な最速データ記録速度を含む記録速度で収集されてもよい。例えば、一実施形態では、最速データ記録速度は、質量流量コントローラファームウェアのループサイクルごとに少なくとも１つのデータ点を記録することを含む。一実施形態では、非製造調整ガスパラメータは、流量および圧力の少なくとも１つについて少なくとも１００データ点（サンプル）を記録することで得られてもよい。非製造調整ガスを含んでもよい流体／ガスの一種は、キセノンおよび四フッ化炭素の１つである。
【００２１】
加えて、本発明の一実施形態は、収集されたデータを使用して、ＭＦＣについて不具合修理または故障検出を行うことを含んでもよい。例えば、データは、オンボードメモリ１８５にセーブ（格納）されてもよくかつ／または先に記録されたデータもしくは同様の流動状態についてメモリ１８５に確保された他のデータに対して比較されてもよい。もし例えば新しいデータが、メモリのデータから許容範囲の外側にあるならば、ＭＦＣが適切に動作していないと決定することで故障状態が、ユーザに表示されてもよい。
【００２２】
図５で見られるように、５０３において、非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラ流量データを提供する別の方法は、質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること、および、質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること、の１つを含む。例えば、一方法では、質量流量コントローラは、ゼロ設定点に設定されて、図４で見られる第１または第２のアイドルモード４２４、４３４を開始する。この点において、図５の要素５１３で見られるように、一方法は、入り口圧力を変えることを含む。例えば、入り口圧力は、図１で見られるように、バイパス１９５の主流動ライン１３５上流の圧力を含んでもよい。５２３において、その方法は、質量流量コントローラ１００内に寄生流動を生成することを含む。例えば、寄生流動の一種は、質量流量コントローラ死容積からまたはそこへ流れるガスであってもよい。死容積は、バイパス１９５と制御弁１２５との間の主流動ライン１３５の一部分を含んでもよい。一実施形態では、入り口での圧力の変化は、ガスが熱センサ１４５を通り過ぎて死容積へまたはそれから流れる原因となり、それによって熱センサ１４５での流動読み出しを生じさせる。しかしながら、制御弁１２５は閉じているので、流動読み出しは、ガスがＭＦＣ１００から決して離れないので誤った読み出しである。
【００２３】
５３３におけるのは、質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定する方法ステップである。一方法では、流量測定結果は、熱センサ１４５からデジタルコントローラ１１５に動作可能に提供される。入り口圧力は、図１で見られる圧力センサ１５５によって提供されてもよい。圧力データはまた、図５の要素番号５４３で見られるように、圧力データがデジタルコントローラ１１５に提供され、オンボードＭＦＣメモリ１８５に保存される前に、増幅器１６５およびアナログ／デジタル変換器１７５に提供されてもよい。図５の要素５５３および５４２で見られるように、流量データおよび圧力データは次いで、分析されてもよく、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータが、補正アルゴリズムとともに使用するために計算されてもよい。
【００２４】
図６Ａで見られるのは、３つのガス種について、調整ガスＮ２で計算された補正アルゴリズムを適用した後の、弁が閉じた状態での圧力の変化についてＭＦＣ１００により測定されるような流量である。１つまたは複数のガス特有の係数を含む補正アルゴリズムを適用すると、図６Ｂの流量グラフが、得られる。図で見られるように、１つまたは複数のガス特有の係数を使用することで、より正確なＭＦＣ出力が、提供される。図６Ｂのグラフを得るために使用される補正アルゴリズムは、上で述べられた図３Ｂのグラフを得るために同様の流動状態について使用されたのとは異なるデジタルフィルタ／パラメータ係数を使用してもよい。図６Ｂに使用される１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータは、図５の要素５５２および５６２で見られるように、質量流量コントローラメモリ１８５に保存され、それから取り出され、非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において使用される。
【００２５】
一実施形態では、寄生流動は、コントローラのフルスケール流量の少なくとも５％を有する流動を含む。加えて、一方法は、圧力スパイクおよび圧力変化の少なくとも１つを通じて入力圧力を変えることを含む。圧力スパイクは、圧力の一時的な増加または減少を含んでもよく、一方圧力変化は、図６Ａおよび６Ｂで見られる圧力の変化と同様の圧力の非一時的な変化を含んでもよい。その上、図３Ａおよび３Ｂに関して上で述べられた方法と同様に、データは、圧力変化より前に記録される。もしアイドル期間４２４、４３４中に圧力変化が生じないならば、メモリに記録されたデータは、その後のアイドル期間４２４、４３４に生じるデータで、同じアイドル期間の後に生じるデータで、またはその後の動作期間からのデータで上書きされてもよい。例えば、もし２秒のアイドル時間後または１００データサンプル後に圧力変化が生じないならば、メモリ１８５のデータは、上書きされてもよい。一実施形態では、圧力は、変化してもよいが、その圧力は、許容範囲内である流量の変化を提供するだけである。例えば、もし許容範囲が＋／−０．１５％設定点であり、圧力の変化が０．１％の設定点流量変化を生成するだけであるならば、補正アルゴリズムのための新しい係数は、計算されなくてもよい。そのような場合には、収集されたデータは、その後のデータで上書きされてもよい。
【００２６】
他の方法では、圧力変化が、指定流量範囲の外側である調節された流量をもたらすと決定されてもよい。一実施形態では、調節された流量は、調整ガス係数パラメータを使用する補正アルゴリズムによって計算されるような流量を含んでもよい。調節された流量が許容範囲の外側であるような場合には、１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータは、圧力データおよび流量データを使用して計算される。または、製造調整ガスについて開発されたパラメータは、そのパラメータが非製造調整ガスについての正確な流量データを提供するように、圧力データおよび流量データを使用して調節されてもよい。新しいパラメータまたは調整ガスパラメータの調節は、圧力が、流量読み出ししきい値の外側の測定可能な流量読み出しを生じさせるように構成される量によって変化させられるときに行われてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１００ 質量流量コントローラ
１０５ 入力信号
１１５ デジタルコントローラ
１２５ 制御弁
１３５ 主流動ライン
１４５ 熱センサ
１５５ 圧力センサ
１６５ 増幅器
１７５ アナログ／デジタル変換器
１８５ 質量流量コントローラメモリ
１９５ バイパス
２０２ 開始
２１２ 質量流量コントローラを５０％超の設定点において非製造調整ガスで動作させること（ステップ）
２２２ 質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）
２３２ 記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）
２４２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）
２５２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
２６２ 非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）
２７２ 終了
２８２ 設定点を０％に変えること（ステップ）
４０４ 第１の動作期間
４１４ 第２の動作期間
４２４ 第１のアイドルモード
４３４ 第２のアイドルモード
５０２ 開始
５０３ 質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つ
５１３ 入り口圧力を変えること（ステップ）
５２３ 質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）
５３３ 質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定すること（ステップ）
５４２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）
５４３ 質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
５５２ １つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）
５５３ 流量データおよび圧力データを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）
５６２ 非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）
５７２ 終了
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非製造調整ガスについての質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラを５０％超の設定点において前記非製造調整ガスで動作させること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記設定点を０％に変えること（ステップ）と、
前記記録されたデータを分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項２】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップと、前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用する前記ステップとは、前記質量流量コントローラによって自動的に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップと、前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用する前記ステップとは、質量流量コントローラユーザに見える前記質量流量コントローラによって行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップとは、前記質量流量コントローラがアイドルモードにある間に前記質量流量コントローラによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記記録されたデータを分析する前記ステップおよび１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップは、質量流量コントローラファームウェアによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記データは、前記質量流量コントローラによって許容される最速データ記録速度で記録される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記質量流量コントローラによって許容される前記最速データ記録速度は、質量流量コントローラファームウェアのループサイクルごとに少なくとも１つのデータ点を記録することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記記録されたデータは、少なくとも１００データサンプルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記記録されたデータを分析するステップは、
前記記録されたデータを別個のデータセットと比較し、前記質量流量コントローラが適切に動作していないと決定すること（ステップ）と、
新しく計算されたガス特有の補正アルゴリズムパラメータを先に計算されたガス特有の補正アルゴリズムパラメータと比較し、前記２つのパラメータ値間の差がある指定しきい値を越えるかどうかを決定すること（ステップ）との少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および前記質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つと、
入力圧力を変えること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）と、
質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定すること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記流量データおよび前記圧力データを分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項１１】
前記寄生流動は、コントローラフルスケール流量の少なくとも５％を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記入力圧力は、圧力スパイクおよび非一時的圧力変化の少なくとも１つを通じて変えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力データおよび流量データの少なくとも１つは、もし入力圧力変化が指定範囲内で検出されないならば、その後の圧力データおよび流量データの少なくとも１つで上書きされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力データおよび流量データの少なくとも１つは、もし調節された流量が指定流量範囲の外側でないならば、その後の圧力データおよび流量データの少なくとも１つで上書きされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
調節された流量が指定流量範囲の外側であることを決定すること（ステップ）をさらに含み、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算するステップは、前記圧力データおよび流量データを使用して、
新しい非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
現在の製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを調節すること（ステップ）との１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧力は、流量読み出ししきい値の外側の測定可能な流量読み出しを生じさせるように構成される量だけ変えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラを５０％超の設定点において前記非製造調整ガスで動作させること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからの流量データを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからの圧力データを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記設定点を０％に変えること（ステップ）と、
入力圧力を変えること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）と、
前記記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項１８】
補正アルゴリズムパラメータを決定するために使用される流体以外の流体を受け入れるように構成される質量流量コントローラであって、
主流動ラインと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される熱センサと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される圧力センサと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される制御弁と、
メモリデバイスと、
前記メモリデバイスに電気的に結合され、前記制御弁に動作可能に結合されるデジタルコントローラであって、
前記圧力センサから圧力データを受け取り、
前記熱センサから流量データを受け取り、
前記圧力データおよび流量データを分析し、
前記流量データに適用されるように構成されるアルゴリズムのために１つまたは複数のガス特有のパラメータを、
流量設定点が、５０％超から０％に変えられる、および
質量流量コントローラ圧力が、前記設定点が０％を含むときに変動する、
の少なくとも１つのときに計算するように構成される、デジタルコントローラとを含む質量流量コントローラ。
【請求項１】
非製造調整ガスについての質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラを５０％超の設定点において前記非製造調整ガスで動作させること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記設定点を０％に変えること（ステップ）と、
前記記録されたデータを分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項２】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップと、前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用する前記ステップとは、前記質量流量コントローラによって自動的に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップと、前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用する前記ステップとは、質量流量コントローラユーザに見える前記質量流量コントローラによって行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記質量流量コントローラからのデータを質量流量コントローラメモリに記録する前記ステップと、前記記録されたデータを分析する前記ステップと、１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップと、前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存する前記ステップとは、前記質量流量コントローラがアイドルモードにある間に前記質量流量コントローラによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記記録されたデータを分析する前記ステップおよび１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算する前記ステップは、質量流量コントローラファームウェアによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記データは、前記質量流量コントローラによって許容される最速データ記録速度で記録される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記質量流量コントローラによって許容される前記最速データ記録速度は、質量流量コントローラファームウェアのループサイクルごとに少なくとも１つのデータ点を記録することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記記録されたデータは、少なくとも１００データサンプルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記記録されたデータを分析するステップは、
前記記録されたデータを別個のデータセットと比較し、前記質量流量コントローラが適切に動作していないと決定すること（ステップ）と、
新しく計算されたガス特有の補正アルゴリズムパラメータを先に計算されたガス特有の補正アルゴリズムパラメータと比較し、前記２つのパラメータ値間の差がある指定しきい値を越えるかどうかを決定すること（ステップ）との少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラをゼロ設定点に設定すること（ステップ）および前記質量流量コントローラが弁オーバーライド制御モードにある間は弁をゼロ位置に設定すること（ステップ）の１つと、
入力圧力を変えること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）と、
質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを測定すること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ流量データおよび圧力データを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記流量データおよび前記圧力データを分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項１１】
前記寄生流動は、コントローラフルスケール流量の少なくとも５％を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記入力圧力は、圧力スパイクおよび非一時的圧力変化の少なくとも１つを通じて変えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力データおよび流量データの少なくとも１つは、もし入力圧力変化が指定範囲内で検出されないならば、その後の圧力データおよび流量データの少なくとも１つで上書きされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記圧力データおよび流量データの少なくとも１つは、もし調節された流量が指定流量範囲の外側でないならば、その後の圧力データおよび流量データの少なくとも１つで上書きされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
調節された流量が指定流量範囲の外側であることを決定すること（ステップ）をさらに含み、
前記１つまたは複数の非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算するステップは、前記圧力データおよび流量データを使用して、
新しい非製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを計算すること（ステップ）と、
現在の製造調整ガス補正アルゴリズムパラメータを調節すること（ステップ）との１つを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧力は、流量読み出ししきい値の外側の測定可能な流量読み出しを生じさせるように構成される量だけ変えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
非製造調整ガスについての正確な質量流量コントローラの流量データを提供する方法であって、
前記質量流量コントローラを５０％超の設定点において前記非製造調整ガスで動作させること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからの流量データを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラからの圧力データを質量流量コントローラメモリに記録すること（ステップ）と、
前記設定点を０％に変えること（ステップ）と、
入力圧力を変えること（ステップ）と、
前記質量流量コントローラ内に寄生流動を生成すること（ステップ）と、
前記記録されたデータを補正アルゴリズムで分析すること（ステップ）と、
１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを計算すること（ステップ）と、
前記１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを質量流量コントローラメモリに保存すること（ステップ）と、
前記非製造調整ガスを伴う少なくとも１つの将来の質量流量コントローラ動作において前記１つまたは複数の非製造調整ガスパラメータを使用すること（ステップ）とを含む方法。
【請求項１８】
補正アルゴリズムパラメータを決定するために使用される流体以外の流体を受け入れるように構成される質量流量コントローラであって、
主流動ラインと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される熱センサと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される圧力センサと、
前記主流動ラインに動作可能に結合される制御弁と、
メモリデバイスと、
前記メモリデバイスに電気的に結合され、前記制御弁に動作可能に結合されるデジタルコントローラであって、
前記圧力センサから圧力データを受け取り、
前記熱センサから流量データを受け取り、
前記圧力データおよび流量データを分析し、
前記流量データに適用されるように構成されるアルゴリズムのために１つまたは複数のガス特有のパラメータを、
流量設定点が、５０％超から０％に変えられる、および
質量流量コントローラ圧力が、前記設定点が０％を含むときに変動する、
の少なくとも１つのときに計算するように構成される、デジタルコントローラとを含む質量流量コントローラ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−２５８２００（Ｐ２０１１−２５８２００Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１２３０２５（Ｐ２０１１−１２３０２５）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３０２５（Ｐ２０１１−１２３０２５）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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