提供了一种质量流量控制器，其包括压力式流量计、热式流量计、控制阀和系统控制器。压力式流量计和热式流量计每一个都测量通过质量流量控制器的质量的流量。控制阀响应于当测量流量相对较低时，根据由热式流量计测量的流量，及当流量相对较高时，根据由压力式流量计测量的流量而产生的控制信号来控制流量。两个流量计的流量测量的比较可以用于(a)感测在低流量的压力扰动，及(b)感测热式流量计何时失去校准，以使得可以将零偏移信号应用于热式流量计。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请基于于2014年2月13日提交的代理人档案号086400-0189(MKS-233US)的题为“SYSTEM FOR AND METHOD OF PROVIDING PRESSURE INSENSITIVE SELF VERIFYING MASS FLOW CONTROLLER”的美国专利申请第14/180,063号，和2012年1月20日提交的代理人档案号086400-0090(MKS-227)的题为“SYSTEM FOR AND METHOD OF MONITORING FLOW THROUGH MASS FLOW CONTROLLERS IN REAL TIME”的美国专利申请第13/354,988号并要求它们的优先权。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本公开内容总体上涉及质量流量控制器(MFC)，具体而言，涉及实时监测通过MFC的流量的系统和方法。本文所使用的术语“气体”包括术语“蒸气”，假如认为两个术语不同的话。
技术介绍
质量流量控制器(MFC)是用于测量和控制气体的流量的设备。它们通常用于在半导体制造过程中控制气体的流量，其中，必须仔细控制气体到例如真空室的半导体工具中的流量，以便产生高产率的半导体产品。MFC通常设计和校准为控制在特定流量范围的特定类型的气体。设备基于通常由用户或如半导体工具自身的外部设备预定的给定设定值控制流量。MFC可以是模拟或数字的。它们典型地被设计为结合入口气体的压力范围、MFC可用的低压和高压来使用。所有MFC都具有入口、出口、包括质量流量传感器和比例控制阀的质量流量计。系统控制器用作反馈控制系统的部分，其根据由设定值确定的流量与由质量流量传感器感测的测量流量的比较而将控制信号提供给控制阀。反馈控制系统从而操作阀门，以使得测量流量保持在由设定值确定的流量。这种控制系统假定MFC保持在一定公差内的校准中。为了测试MFC的流量是否在校准的公差内，典型地借助作为质量流量验证器的这种设备离线测试MFC。尽管离线测试非常准确，但总是存在在过程运行中(实时地)MFC失去校准，直到完成过程都无法检测到的问题。这常常会导致半导体产品较低的产量，甚至完全失败，导致整个产品产量的损失。这是昂贵的，显然不是所希望的。需要一种用于在过程运行的同时实时地连续测试MFC的校准设定的设备和方法。相关技术的说明参考了日本公开申请2004-246826A2004.9.2。
技术实现思路
提供了一种质量流量控制器，其包括：压力式流量计、热式流量计、控制阀和系统控制器。压力式流量计构造和布置为测量通过质量流量控制器的质量的流量。热式流量计构造和布置为测量通过质量流量控制器的质量的流量。构造和布置控制阀，以便响应于根据由一个流量计测量的流量而产生的控制信号来控制通过质量流量控制器的质量的流量。系统控制器构造和布置为当测量流量相对较低时，根据由热式流量计测量的流量产生控制信号，及当流量相对较高时，根据由压力式流量计测量的流量产生控制信号，以使得质量流量控制器对入口压力扰动相对不敏感。提供了一种控制气体的质量流量的方法，其包括：用热式流量计测量通过质量流量控制器的质量的流量；用压力式流量计测量通过质量流量控制器的质量的流量；响应于根据由一个流量计测量的流量而产生的控制信号来以控制阀控制通过质量流量控制器的质量的流量；其中，控制质量的流量包括(a)为当测量流量相对较低时，根据由热式流量计测量的流量，及(b)当流量相对较高时，根据由压力式流量计测量的流量，产生控制信号，以使得质量流量计对入口压力扰动相对不敏感。热式流量计和压力式流量计的流量测量的比较可以用于(a)感测在低流量的压力扰动，以使得尽管感测到压力扰动，但质量流量控制器根据在低流量由压力式流量计测量的流量产生控制信号，及(b)感测热式流量计何时失去校准，以使得可以将零偏移信号应用于热式流量计。依据说明性实施例和附图的以下详细说明的论述，这些以及其他部件、步骤、特征、对象、益处和优点将变得清晰。附图说明附图公开了说明性的实施例。它们没有阐述全部的实施例。可以另外或替代地使用其他实施例。省略了明显的或不必要的细节以节省空间或为了更有效的说明。相反地，在没有公开其全部细节的情况下，可以实践一些实施例。在相同的参考标记出现在不同附图中的情况下，其指代相同或相似的部件或步骤。图1是被构造和被布置为实时地控制通过MFC的流量并监控MFC的精确度的MFC的简化方框图；图2是采用本文所教导的MFC的实施例的方框图；及图3是用于产生指示诸如结合图1和2所述的MFC之类的MFC何时失去校准公差的信号的组件的方框图；及图4是压力不敏感的MFC的实施例的方框图。具体实施方式现在论述说明性的实施例。可以另外或替代地使用其他实施例。省略了明显的或不必要的细节以节省空间或为了更有效的说明。相反地，在没有公开其全部细节的情况下，可以实践一些实施例。参考图1，所例示的示例性的质量流量控制器10被构造和被布置为实时地控制通过MFC的流量并监控MFC的精确度。如所示的，质量流量控制器10包括两个流量计12和14，每一个都独立地产生信号，其表示所测量的通过MFC的气体的流量。两个流量计的输出提供给系统控制器16。系统控制器16处理从两个流量表12和14接收的两个信号，并根据由流量计之一测量的流量和设定值将控制信号提供给比例控制阀18，并在做出由两个流量计所测量的流量的差超过预定阈值的确定时提供指示(“报警”)信号。图2中显示了总体上以20示出的MFC的更详细的示例性实施例。构造和布置MFC 20，以便实时控制通过MFC的流量并监控MFC的精确度。如所示的，在块28的输入端口32处接收气体，块28又包括导管，限定通过MFC到出口60的主流动路径34。第一流量计30显示为热质量流量计。热质量流量计典型的包括热质量流量传感器36。后者通常包括旁路元件38，布置在气流通过块28的主流动路径34的旁路中。U形毛细管40具有相反末端，在旁路元件38的上游端和下游端分别连接到主通路。一个或多个电阻元件42(最常见的是两个)用于基于根据例如在两个电阻元件的电阻中的差的温度测量来测量通过毛细管的流量，质量流量的测量，两个电阻元件的电阻中的差又根据流体的感测温度中的差。旁路元件38设计为确保在毛细管40的两端之间通过旁路元件38的气流是层状的。通过保持层流，测量的通过毛细管的气体的流量会是通过主流动路径34的流量的精确百分比。因而，感测的通过毛细管40的流量会是通过MFC 20并离开出口60的流量的精确测量。将表示感测的流量的数据传送到系统控制器16。将第二流量计50显示为差压式流量计。对于阻流条件，流量计50包括限流器52(例如，临界流喷嘴或孔)、温度传感器54和上游压力传感器56，布置为测量在限流器52上游流过主流动路径34的气体的各自的温度和压力。将表示感测的温度和压力的数据传送到系统控制器，用于根据这些感测的测量确定通过第二流量计50的质量流量。对于非阻流条件，在限流器52的下游侧提供第二或下游压力传感器58。将表示感测的温度、上游压力和下游压力的数据传送到系统控制器16，用于根据感测的测量确定通过第二流量计50的质量的流量。由第二流量计50提供的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种质量流量控制器，包括：压力式流量计，所述压力式流量计被构造且被布置为测量通过所述质量流量控制器的质量的流量；热式流量计，所述热式流量计被构造且被布置为测量通过所述质量流量控制器的质量的流量；控制阀，所述控制阀被构造且被布置为响应于根据由所述流量计中的一个流量计所测量的流量而产生的控制信号来控制通过所述质量流量控制器的所述质量的流量；以及系统控制器，所述系统控制器被构造且被布置为当所测量的流量相对低时，根据由热式流量计所测量的流量来产生所述控制信号，并且当所述流量相对高时，根据由所述压力式流量计所测量的流量来产生所述控制信号以使得所述质量流量控制器对入口压力扰动相对不敏感。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 US 14/180,0631.一种质量流量控制器，包括：压力式流量计，所述压力式流量计被构造且被布置为测量通过所述质量流量控制器的质量的流量；热式流量计，所述热式流量计被构造且被布置为测量通过所述质量流量控制器的质量的流量；控制阀，所述控制阀被构造且被布置为响应于根据由所述流量计中的一个流量计所测量的流量而产生的控制信号来控制通过所述质量流量控制器的所述质量的流量；以及系统控制器，所述系统控制器被构造且被布置为当所测量的流量相对低时，根据由热式流量计所测量的流量来产生所述控制信号，并且当所述流量相对高时，根据由所述压力式流量计所测量的流量来产生所述控制信号以使得所述质量流量控制器对入口压力扰动相对不敏感。2.根据权利要求1所述的质量流量控制器，其中，借助交叉值来配置所述系统控制器，其中，当所测量的流量低于所述交叉值时，所述系统控制器根据由所述热式流量计所测量的流量来产生所述控制信号，并且当所测量的流量大于所述交叉值时，根据由所述压力式流量计所测量的流量来产生所述控制信号。3.根据权利要求2所述的质量流量控制器，其中，根据所述质量流量控制器所控制的流量的范围来选择所述交叉值。4.根据权利要求2所述的质量流量控制器，其中，手动输入所述交叉值。5.根据权利要求2所述的质量流量控制器，其中，所述交叉值是工厂安装的。6.根据权利要求2所述的质量流量控制器，其中，所述质量流量控制器包括用于接收气体的入口；并且所述系统控制器还被构造且被布置为当所测量的流量相对低且在所述入口处没有压力扰动时，根据由热式流量计所测量的流量来产生所述控制信号，并且当所测量的流量相对低且存在压力扰动时，改变为根据由所述压力式流量计所测量的流量来产生所述控制信号。7.根据权利要求6所述的质量流量控制器，其中，所述压力扰动由在所述热式流量计与所述压力式流量计之间的突然的大流量偏差来指示。8.根据权利要求2所述的质量流量控制器，比较所述热式流量计的输出与所述压力式流量计的输出，以确定所述热流量计是否失去校准。9.根据权利要求8所述的质量流量控制器，其中，当所述热流量计的输出读数与所述压力流量计的输出读数相差...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁军华，M·拉巴锡，
申请(专利权)人：MKS仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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