(57)【要約】比例流体制御バルブなどの空気式負荷への圧力を（好ましくはデジタルで）モニタし、かつ／または、制御するため、および、流量に応答する流体測定デバイスからの測定入力を使用する装置および制御システムである。液体測定入力は、空気式負荷への気圧を制御し、流体の流量を所望の流量に変更するために空気式負荷を（空気式バルブを比例的に開放または閉鎖するために）増大または減少できるように、使用される。空気式負荷は、流体の温度および粘度の変化を収容するために（空気式バルブを比例的に開放または閉鎖するために）調整も可能である。
2005534111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口および流体出口を有する比例流量制御バルブと、
前記比例流体制御バルブと連絡し、前記比例流体制御バルブを調整するための空気式比例制御バルブと、
前記比例流体制御バルブの前記流体出口と流体連絡している摩擦フローエレメント流体入口を有し、かつ前記摩擦フローエレメント流体入口から間隔を空けられた摩擦フローエレメント流体出口を有し、前記摩擦フローエレメント流体入口と摩擦フローエレメント流体出口の間に圧力降下を作り出す摩擦フローエレメントと、
前記圧力降下を測定するための手段と、
前記測定された圧力降下に応じて前記比例流体制御バルブを介して流体の流量を制御するための、前記圧力降下測定手段および前記空気式比例制御バルブと連絡している制御器と、を含む流体流量制御装置。
【請求項２】
前記摩擦フローエレメントは螺旋コイルを含む請求項１に記載の流体流量制御装置。
【請求項３】
前記流体の温度を感知するための手段をさらに含み、前記制御器は、前記感知された温度を所定の温度に比較し、かつ前記比較に応じて前記空気式比例制御バルブを制御する請求項１に記載の流体流量制御装置。
【請求項４】
前記圧力降下を測定するための前記手段は前記比例流体制御バルブの前記流体出口において前記流体の圧力を感知するための第１の圧力センサ、および、前記摩擦フローエレメント流体出口において前記流体の圧力を感知するための第２の圧力センサを含む請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記第１の圧力センサは前記比例流体制御バルブに一体である筐体内に収容されている請求項４に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記空気式比例制御バルブと空気連絡しているサックバックバルブをさらに含む請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記空気式比例制御バルブはソレノイドである請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記摩擦フローエレメント流体入口は、前記バルブの前記流体出口から流れる流体の全てが前記摩擦フローエレメントの前記流体入口に進入しなければならないように、前記比例流体制御バルブの前記流体出口と流体連絡している請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項９】
分注器から使用箇所までの流体の分注を制御するための方法であって、
第１の流体入口および第１の流体出口を有する比例流体制御バルブを設ける工程と、
前記第１の流体出口と流体連絡している摩擦フローエレメントを設ける工程であって、前記摩擦フローエレメントは圧力降下を作り出す工程と、
前記摩擦フローエレメントにわたる前記圧力降下を感知する工程と、
前記感知された圧力降下に応じて前記比例流体制御バルブを調整する工程と、を含む方法。
【請求項１０】
空気式比例制御バルブは前記比例流体制御バルブを空気式で調整するために設けられている請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
最小量のパージガスが前記空気式比例制御バルブから逸出することを可能にするために前記空気式比例制御バルブを開放に保持する工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
複数の流体制御バルブがあり、かつ前記空気式比例制御バルブは、各前記流体制御バルブにかけられた空気圧が前記複数の流体制御バルブ間の差を相殺し、かつ各前記流体制御バルブが同じ時間の長さだけおよび／または同じ圧力で開くことを可能にするように、設定レベルに開放保持されている請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記空気式比例制御バルブを制御するための、前記測定された圧力降下に応答する制御器を設ける工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記摩擦フローエレメントは螺旋コイルを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の流体入口に進入する前記流体の前記流体圧力を調節するための手段をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
流体入口と、前記流体入口と流体連絡している第１の環状空洞と、前記第１の環状空洞と流体連絡している環状流体通路と、前記環状通路と流体連絡している第２の環状空洞と、前記第２の環状空洞と流体連絡している流体出口と、を含む比例流体制御バルブ。
【請求項１７】
空気入口と流体連絡している空気空洞、および、前記第１の環状空洞における少なくとも１つのダイヤフラムをさらに含み、それにより、前記空気空洞にかけられた空気圧が前記ダイヤフラムを偏向し、かつ前記バルブを開放する請求項１６に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項１８】
前記ダイヤフラムに反してバイアス力をかけ、前記バイアス力が前記空気圧により克服されるまで前記バルブを通常閉鎖位置に維持するバネをさらに含む請求項１７に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項１９】
前記流体出口と流体連絡している第１のセンサ筐体であって、センサ筐体流体出口を有する筐体と、前記センサ筐体流体出口と流体連絡している第２のセンサ筐体と、をさらに含む請求項１６に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項２０】
前記第１の環状空洞と、前記第２の環状空洞と、前記第１のセンサ筐体と、前記第２のセンサ筐体と、は一体成形された構成部分である請求項１９に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項２１】
前記センサ筐体流体出口と前記第２のセンサ筐体の間に摩擦フローエレメントをさらに含む請求項１９に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項２２】
前記流体入口は第１の水平平面を規定し、前記流体出口は第２の水平平面を規定し、かつ前記第１および第２の水平平面は交差しない請求項１６に記載の比例流体制御バルブ。
【請求項２３】
空気空洞を有するバルブ筐体と、前記空気空洞への圧力の印加により偏向するように構成された前記空気空洞内の空気式ダイヤフラムと、第１のバルブ空洞と、前記第１のバルブ空洞内の第１のダイヤフラムと、第２のバルブ空洞と、前記第２のバルブ空洞内の第２のダイヤフラムと、バイアス力が前記圧力の印加により克服されるまで前記第１と第２のバルブ空洞の間の流体連絡を防止するために、前記第２のダイヤフラムに前記バイアス力をかけるバネと、を含むバルブ。
【請求項２４】
前記第１および第２のバルブ空洞は環状であり、前記第１の空洞は線形流体入口経路と流体連絡しており、かつ前記第２の環状空洞は線形流体出口経路と流体連絡している請求項２３に記載のバルブ。
【請求項２５】
前記線形流体出口経路に圧力センサをさらに含む請求項２４に記載のバルブ。
【請求項２６】
流体は前記流体入口経路から前記第１の環状空洞に進入し、かつ前記空気式ダイヤフラムに印加された空気圧が前記バネのバイアス力を克服するまで、前記第１の環状空洞内に留まる請求項２４に記載のバルブ。
【請求項２７】
前記流体入口経路は第１の水平平面を規定し、前記流体出口経路は第２の水平平面を規定し、かつ前記第１と第２の平面は交差しない請求項２４に記載のバルブ。
【請求項２８】
積層バルブ組立体において、
第１の比例流体制御バルブであって、第１の流体入口と、前記第１の流体入口と流体連絡している第１の環状空洞と、前記第１の環状空洞と流体連絡している第１の環状流体通路と、前記第１の環状流体通路と流体連絡している第２の環状空洞と、前記第２の環状空洞と流体連絡している第１の流体出口と、前記第１の流体出口と流体連絡している第１のセンサ筐体とを含み、前記第１のセンサ筐体は第１のセンサ筐体流体出口を有し、更に、前記第１のセンサ筐体流体出口と流体連絡している第２のセンサ筐体を含む、前記第１の比例流体制御バルブと、
前記第１の比例流体制御バルブと垂直に位置合わせされている第２の比例流体制御バルブであって、第２の流体入口と、前記第２の流体入口と流体連絡している第２の環状空洞と、前記第２の環状空洞と流体連絡している第３の環状流体通路と、前記第２の環状流体通路と流体連絡している第４の環状空洞と、前記第４の環状空洞と流体連絡している第２の流体出口と、前記第２の流体出口と流体連絡している第３のセンサ筐体とを含み、前記第３のセンサ筐体が第３のセンサ筐体流体出口を有し、更に、前記第３のセンサ筐体流体出口と流体連絡している第４のセンサ筐体を含む、前記第２の比例流体制御バルブと、
を備え、
前記第１および第２のセンサ筐体は前記第３および第４のセンサ筐体と垂直に位置合わせされている、積層バルブ組立体。
【請求項２９】
前記第１と第２のセンサ筐体の間に第１の制約的フローエレメントおよび前記第３と第４のセンサ筐体の間に第２の制約的フローエレメントをさらに含む請求項２８に記載の積層バルブ組立体。
【請求項３０】
空気空洞を有するバルブ筐体と、前記空気空洞への圧力の印加により偏向するように構成された前記空気空洞内の空気式ダイヤフラムと、バルブ空洞と、前記バルブ空洞内のバルブダイヤフラムと、を含むバルブであって、前記バルブダイヤフラムは前記空気式ダイヤフラムに固定され、バネは、前記バイアス力が前記圧力の印加により克服されるまで、流体が前記バルブ空洞から流れ出すことを防止するために、前記空気式ダイヤフラムおよび前記バルブダイヤフラムにバイアス力をかけているバルブ。
【請求項３１】
センサ空洞をさらに含む請求項３０に記載のバルブ。
【請求項３２】
前記センサ空洞は前記バルブダイヤフラムが封閉する場所の上方に定置されている請求項３１に記載のバルブ。
【請求項３３】
前記バルブ空洞に接する流体入口をさらに含む請求項３０に記載のバルブ。
【請求項３４】
前記バルブ空洞は流体入口および流体出口と流体連絡しており、前記流体入口は第１の水平平面を規定し、前記流体出口は第２の水平平面を規定し、かつ前記第１と第２の平面は交差しない請求項３０に記載のバルブ。
【請求項３５】
前記流体バルブが流体の分注を終結するのを補助する方法であって、
流体バルブを設ける工程と、
サックバックバルブを設ける工程と、
前記流体バルブにある時間の長さに亘り閉鎖させる工程と、
前記時間の長さ中に前記サックバックバルブを作動する工程と、を含む方法。
【請求項３６】
一旦前記時間の長さが終結したなら、前記サックバックバルブのさらなる作動を所定の時間にわたり遅延させる工程をさらに含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記サックバックバルブを作動する前記工程は、前記流体バルブを閉鎖させる前記工程が開始された後、所定の時間の後に開始される請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記サックバックバルブを作動する前記工程は前記時間の長さが終結する前に終結される請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
流体流量制御装置において、
流体入口および流体出口を有する比例流量バルブと、
前記比例流量バルブを調整するために前記比例流量バルブと連絡している空気式比例制御バルブと、
前記比例流量バルブの前記流体出口と流体連絡している摩擦フローエレメント流体入口を有し、かつ前記摩擦フローエレメント流体入口から間隔を空けられた摩擦フローエレメント流体出口を有し、前記摩擦フローエレメント流体入口と摩擦フローエレメント流体出口の間に圧力降下を作り出す摩擦フローエレメントと、
上流圧力センサと、
下流圧力センサと、
前記上流圧力センサ、前記下流圧力センサ、および、前記空気式比例制御バルブと連絡する制御器とを備え、前記制御器は、
１つまたは複数のプロセッサと、
コンピュータ読み出し可能なメモリと、
前記コンピュータ読取り可能なメモリに保存され、かつ前記１つまたは複数のプロセッサにより実行可能である１組のコンピュータ読取り可能命令とを有し、
前記ある１組のコンピュータ読取り可能命令は、
上流圧力信号を受信し、
下流圧力信号を受信し、
誤差信号を算出し、
前記上流圧力信号、下流圧力信号、および、誤差信号に基づきバルブ制御信号を算出するために実行可能な命令を含む、
ことを特徴とする流体流量制御装置。
【請求項４０】
前記１組のコンピュータ読取り可能命令は、
温度信号を受信するためと、
前記温度信号に基づき前記上流圧力信号および前記下流圧力信号を調整するために実行可能命令をさらに含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記コンピュータ読取り可能命令は、
前記上流圧力信号および前記下流圧力信号に対する比例積分微分の値に基づき前記誤差信号を算出するために実行可能命令をさらに含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記コンピュータ読取り可能命令は前記誤差信号に誤差利得を加算するために実行可能命令をさらに含む請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記コンピュータ読取り可能命令は、
１つまたは複数のバルブ利得曲線をメモリに維持するためと、
特定のバルブに関連する前記バルブ利得曲線に基づき前記特定のバルブに対するバルブ利得を決定するためと、
前記バルブ制御信号を算出する時に前記バルブ利得を考慮するために実行可能である命令をさらに含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４４】
前記コンピュータ読取り可能命令は、１組の過去の位置の値に基づき前記バルブ制御信号を適応的に調整するために実行可能命令をさらに含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４５】
前記１組のコンピュータ読取り可能命令は、
前記バルブ制御信号をアナログバルブ駆動信号に変換するためと、
前記空気式比例制御バルブを駆動するために前記バルブ駆動信号を通信するために実行可能命令をさらに含む請求項３９に記載の装置。
【請求項４６】
コンピュータ読取り可能なメモリに保存され、１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な１組のコンピュータ読取り可能命令を含むデバイスにおいて、前記１組のコンピュータ読取り可能命令が、
上流圧力信号を受信するためと、
下流圧力信号を受信するためと、
誤差信号を算出するためと、
特定のバルブに対して、そのバルブに関連するバルブ利得曲線に基づき、前記特定のバルブの位置に応じて変化するバルブ利得を決定するためと、
前記上流圧力信号、下流圧力信号、誤差信号、および、バルブ利得に基づきバルブ制御信号を算出するために、実行可能な命令を備えているデバイス。
【請求項４７】
前記１組のコンピュータ読取り可能命令は、
温度信号を受信するためと、
前記温度信号に基づき前記上流圧力信号および前記下流圧力信号を調整するために実行可能命令をさらに含む請求項４６に記載のデバイス。
【請求項４８】
前記コンピュータ実行可能命令は、
前記上流圧力信号および前記下流圧力信号に対する比例積分微分の値に基づき前記誤差信号を算出するために実行可能命令をさらに含む請求項４６に記載のデバイス。
【請求項４９】
前記コンピュータ読取り可能命令は前記誤差信号に誤差利得を加算するために実行可能命令をさらに含む請求項４６に記載のデバイス。
【請求項５０】
前記コンピュータ読取り可能命令は、１組の過去の位置の値に基づき前記バルブ制御信号を適応的に調整するために実行可能命令をさらに含む請求項４６に記載のデバイス。
【請求項５１】
前記１組のコンピュータ読取り可能命令は、
前記バルブ制御信号をアナログバルブ駆動信号に変換するためと、
前記空気式比例制御バルブを駆動するために前記バルブ駆動信号を通信するために実行可能命令をさらに含む、請求項４６に記載のデバイス。
【請求項５２】
コンピュータ読取り可能なメモリに保存され、１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な１組のコンピュータ読取り可能命令を含むデバイスにおいて、前記１組のコンピュータ読取り可能命令が、
上流圧力信号を受信するためと、
下流圧力信号を受信するためと、
前記上流圧力信号および下流圧力信号に対する比例積分微分の値に基づき誤差信号を算出するためと、
前記誤差信号に誤差利得を加算するためと、
特定のバルブに対して、前記特定のバルブに関連するバルブ利得曲線に基づき、前記特定のバルブの位置に応じて変化するバルブ利得を決定するためと、
前記上流圧力信号、下流圧力信号、誤差信号、および、バルブ利得に基づきバルブ制御信号を算出するためと、
１組の過去の位置の値に基づき前記バルブ制御信号を適応的に調整するために、実行可能な命令を含むデバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６３４８０９８号、２００２年７月１９日出願の「Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｅｖｉｃｅ」と題された仮出願第６０／３９７１６２号に関し、２００２年７月１９日出願の「Ｌｉｑｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ａｎｄ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｅｎｓｅ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題された仮出願第６０／３９７０５３号の優先権を主張する。
【０００２】
半導体の製造中には、一部を挙げれば、純水、フォトレジスト、スピンオン誘電体、スピンオンガラス、ポリイミド、現像液、および、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）スラリなどの多くの異なる流体を処理されている基板上に精密かつ正確に分注および付着しなければならない。例えば、そのような応用例のための従来の装置において、処理されるウェハは、好適なノズルの下に定置され、次いでノズルが所定の量の液体またはスラリを分注し、ウェハをコーティングまたは処理する。所定の量は、ウェハ上に付着される流体の絶対的な量および質量だけでなく、ポンプのサイクル、チューブ配管の直径、および、流体格納環境の他の特性も前提とする。典型的には、続いてウェハは、付着された液体をウェハの表面全体にわたり均一に分散させるために回転される。この工程において分散の速度および分注される液体の量が重要であることは容易に理解されよう。
【０００３】
ウェハ処理間など、ノズルを介して流体流が停止されると、ノズルからの液体の液滴が形成され、ノズルの下方に位置決めされたウェハ上に落下する可能性がある。これはウェハ上に形成されているパターンを破壊する可能性があり、ウェハを廃棄または再処理することが必要となる。ノズル上の有害な液滴の形成を回避するために、サックバックまたは停止／サックバックバルブが一般に使用されている。そのようなバルブの後者は、典型的には、二連空気式制御バルブ対であり、一方のノズルは、ノズルへの液体の流れを停止し、他方のノズルは、分注端部またはノズルの出口ポートから液体を引き戻す。これは、液滴の形成およびポートにおける落下を防止する上で役立つだけでなく、ノズルの詰まりにつながり得る液体の露出表面の乾燥を防止するうえで役立ち、かつ出口における流体の汚染を低減する。
【０００４】
より大きなウェハ（例えば、直径が３００ｍｍ以上）のコーティングも、乱流の問題が起きるなど問題が多い。ウェハの回転速度は流体が与えられたウェハの中心からコーティング流体をウェハの辺縁部へ外側に放射状に拡げるために従来使用されている。しかし、この手法はウェハの上で乱れた空気流を作り出し、平らでない、または、非一様なコーティングをもたらし得る。大きなウェハの場合にスピン速度を低下させることは、ウェハの表面における乱流を減少させるが、新しい問題を導入し得る。速度が低下すると、流体はウェハにわたってより緩慢に移動し、したがって、流体が固化または乾燥を始める前にウェハ辺縁部へ流体を拡げることが問題となる。
【０００５】
ポンプは半導体製造作業において液体を分注するために従来使用されている。しかし、このような応用例に対して好適なポンプは高価であり、過剰な磨耗のために頻繁な交換が必要である。加えて、そのようなポンプの専有面積は、かなり要求の厳しい応用例に対して正当とするには大き過ぎることがある。
【０００６】
差圧測定を含むＮＴ６５００（Ｅｎｔｅｇｒｉｓ  Ｃｏｒｐ．、ミネソタ州Ｃｈａｓｋａ）などの液体流量制御器は入手可能であるが、それらは広い範囲の異なる流量および／または粘度に対しては適応可能ではない。容易に調整可能な圧力降下を提供するためのモジュラ解決策が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、前述の短所のない流体の精密な再現可能な分注を実現する流量測定分注システムを提供することが望ましい。加えて、本発明は流体流量の精密な制御が望ましい、または、必要とされる場合に適用することができる。
【０００８】
流体の正確な反復可能な分注のためのモータのないポンプシステムを提供することがさらに望ましい。
線形または実質的に線形であり、最小の圧力降下を示し、かつヒステリシスを最小化するか、または、全く示さない空気式比例流量バルブを提供することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来技術の問題は本発明により克服される。本発明は、比例流体制御バルブなどの空気負荷に対する圧力を（好ましくはデジタルで）モニタし、かつ／または制御し、ならびに、流量に応答する流体測定デバイスからの測定入力を使用する装置および制御システムを含む。液体測定入力は、空気負荷が所望の速度にまで流体の流量を変更するために（空気式バルブを比例的に開放または閉鎖するために）増大または低減されうることができるように、空気負荷への圧力を制御するべく使用される。空気負荷も、流体の温度および粘度の変化を収容するために（空気式バルブを比例的に開放または閉鎖するために）調整されることができる。
【００１０】
本発明の実施形態は、比例流体制御バルブと流体連絡している摩擦フローエレメントにわたる圧力降下に基づく流量測定信号を生成する流体測定デバイスを提供する。流体圧力は摩擦フローエレメントの入口またはそれの近くにおいて、および、出口またはそれの近くにおいて測定することができ、測定信号は増幅することができ、結果として得られる両者の間の圧力降下は制御されつつある流体の流量出力に変換することができる。流量出力は１つまたは複数のバルブが所望の流量を得るために調節されることを可能にする制御器に送られる。
【００１１】
本発明は種々の流体および広い範囲の粘度を有する流体に適応可能な制御システムを提供する。このシステムは、リアルタイムの工程変化に迅速に対応し、かつオペレータの関与が最小となっている、費用効果が大きく、柔軟で正確かつ反復可能な流体流制御および分注の性能を提供する。
【００１２】
本発明は、比例流体制御バルブを利用する液体流体制御器およびモータを使用しないポンプシステムのための改善された線形性および低減されたヒステリシスを備えた比例流体制御バルブも目的とされている。バルブは屈曲部が最も少ない実質的に線形の形で流体の円滑な穏やかな流れを可能にする。好ましくは、バルブは空気式で作動される。温度が問題とならない場合、バルブは、ステップモータ、線形モータ、ボイスコイル、または、他の物理的力アクチュエータを含むいずれの好適な手段によっても作動することができる。
【００１３】
本発明は、流量測定デバイスに送られる前に流体の条件調整を行なうためにモータを使用しないポンプシステムに一体化することができる、流量測定デバイスの上流にありかつこれと連通している補助入力モジュールも目的とする。このモジュールは樽などの非加圧流体源からの充填を可能にする。モジュールは加圧供給配管（住宅用配管または加圧キャニスタ）からの不適切または過剰な液体圧力を補償することもできる。モジュールはシステム内で使用される流体を消泡するためにも使用することができる。
【００１４】
本発明は、半導体工場内の数多くの分注箇所の標準化を可能にすることができ、かつ顧客が、モジュールの形で濾過および温度制御などの追加の機能を収容することを可能にすることができるように、種々の液体および供給源に適応可能であるモータを使用しないポンプシステムを提供する。
【００１５】
本発明は、機械加工されたバルブに比較して、より少ない部品を必要とする多用途成形バルブ本体をさらに提供する。１つの実施形態において、成形バルブ本体は、特に流量制御のために設計され、空間の使用を最適化するために注意深く定置された流路を備えた２つのセンサ筐体を含む。センサ筐体または筐体は挿入物として別個に形成することができ、種々の向きでの設置を可能にしている。バルブ空洞の反対側の両端における空気式および機械的な構成部分を設置することにより、システムの差圧は逆方向に伝わることができ、バルブの上流の差圧は供給圧力をモニタするために記録することができる。
【００１６】
本発明の１つの実施形態は、コンピュータ読取り可能なメモリ上に保存され、かつ１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な１組のコンピュータ読取り可能命令を含むことができる。１組のコンピュータ読取り可能命令は、上流圧力信号を受信し、下流圧力信号を受信し、誤差信号を算出し、上流圧力信号、下流圧力信号、および、誤差信号に基づきバルブ制御信号を算出するために実行可能命令を含む。
【００１７】
本発明の他の実施形態において、デバイスは、コンピュータ読取り可能なメモリ上に保存され、かつ１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な１組のコンピュータ読取り可能命令を含む。１組のコンピュータ読取り可能命令は、上流圧力信号を受信し、下流圧力信号を受信し、誤差信号を算出し、特定のバルブのためのバルブ利得をそのバルブに関連するバルブ利得曲線に基づき決定し、バルブ利得はその特定のバルブの位置に従って変化し、上流圧力信号、下流圧力信号、および、誤差信号に基づきバルブ制御信号を算出するための実行可能命令を含む。
【００１８】
本発明の他の実施形態は、コンピュータ読取り可能なメモリ上に保存され、かつ１つまたは複数のプロセッサにより実行可能な１組のコンピュータ読取り可能命令を含むデバイスである。１組のコンピュータ読取り可能命令は、上流圧力信号を受信し、下流圧力信号を受信し、上流圧力信号および下流圧力信号に対する比例積分微分の値に基づき誤差信号を算出し、誤差信号に誤差利得を加算し、特定のバルブに対するバルブ利得をそのバルブに関連するバルブ利得曲線に基づき決定し、バルブ利得はその特定のバルブの位置に従って変化し、上流圧力信号、下流圧力信号、誤差信号、および、バルブ利得に基づきバルブ制御信号を算出し、過去の位置の値に基づきバルブ制御信号を適応的に調整するための実行可能命令を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
先ず図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態による液体流量制御器のブロック図が示されている。空気式で作動される流体制御バルブ１０などの液体制御デバイスはウェハ（図示しない）とすることができる基板などの使用箇所への液体の最終的な分注のための液体入口配管１２および液体出口配管１３を有して示されている。液体出口配管１３は、流体制御バルブ１０を流出する液体の全てが摩擦フローエレメント１５に進入するように、摩擦フローエレメント１５と流体連絡している。流体制御バルブ１０の筐体と一体とすることができる圧力変換器などの第１の圧力センサ２４は、第１の圧力を感知するために（流体制御バルブ１０の出口またはその近くなどの）摩擦フローエレメント１５の入口またはその近くに定置され、圧力変換器などの第２の圧力センサ２５は第２の圧力を感知するために摩擦フローエレメント１５の出口またはその近くに定置されている。代案として、単一の差圧感知デバイスを使用することができる。流体と接触する圧力センサの部分は、好ましくは、サファイアなどの（その応用例で使用されている流体に関して）不活性な材料から作られているか、または、パーフルオロポリマーなどの接触する流体と親和性を持つ材料で被覆されている。好適な圧力センサの詳細は図７に示す。したがって、センサ筐体６０は流体入口６１および入口６１から間隔を空けられた流体出口６２を有する。圧力および温度の各センサ６４はパーフルオロエラストマ製Ｏリング６３で筐体６０内に封閉されている。端部キャップ６５は、示すように複数のステンレス鋼ボルトまたはピン６６を使用するなどして、筐体６０に結合されている。センサ６４は入口６１と出口６２の間の流路における圧力および温度を感知し、感知された圧力および温度を表す信号を制御器に送る。
【００２０】
再び図１を参照すると、ソレノイドなどの空気式比例制御バルブ２０は流体制御バルブ１０に空気式で接続されている。各圧力センサ２４、２５（または、単一の差圧感知デバイス）は、比例積分微分（ＰＩＤ）フィードバック構成部分を有する制御器などのコンピュータプロセッサまたは制御回路３０と通信する。各センサ２４、２５がそれぞれの流体配管内の圧力および温度をサンプリングすると、各センサはサンプリングされたデータを制御器３０に送る。制御器３０はその値を比較し、以下にはるかに詳細に検討するように摩擦フローエレメント１５にわたる圧力降下を算出する。この圧力降下に基づく制御器３０からの信号は空気式比例制御バルブ２０に送られ、バルブ２０はその信号に従って流体制御バルブ１０を、好ましくは温度および／または粘度および／または密度に対して補償した後に調整する。
【００２１】
より詳細には、システムは、好ましくは、流体の標準として消イオン水（純水）またはイソプロピルアルコールなどの好適な流体を使用して、分注される流体に対して較正される。例えば、一旦システムが標準に対して較正されれば、好ましくは実験的に、粘度および密度などの分注される流体の特性は自動的に入力されるか、または、決定され、それにより、分注される流体は標準と比較され、かつ関係を確立することができる。この関係に基づき、摩擦フローエレメントにわたる（温度、粘度などに対して任意で補正された）測定された圧力降下は流量に相関され、所望または目標の流量に比較され、かつ流体制御バルブ１０はこれに従って空気式比例制御バルブ２０により調整される。
【００２２】
独立して、好ましくはユーザがプログラム可能な比例バルブであるサックバックバルブ２１は（空気式比例制御バルブ２０と同じ、または、異なるとすることができる）ソレノイドなどの比例制御バルブと連絡しており、制御器により（または、異なる制御器により）制御されている。このバルブ２１は、流体の分注が停止されたか、または、移行中の時に作動され、それにより、流体の分注操作が中断された時にウェハ上に落下し得る不要な液滴の形成を低減または排除し、かつ大気への流体の露出を最小に抑えるか、または、防止するために分注ノズルから流体を引き戻す。サックバックバルブの開放および閉鎖の速度および程度はこれに従って制御される。好ましくは、サックバックバルブ２１は流体制御バルブ１０の下流に位置している。
【００２３】
流体制御バルブ１０および／またはサックバックバルブ２１に対して圧力を制御することにより、様々な流体分注パターンを制御することができる。例えば、分注される液体が低粘度液体である場合、流体制御バルブ１０は液体の均一な分注を確実にするために圧力を使用して注意深く調整することができる。同様に、液体が分注される割合は、液体がサックバックバルブ２１による分注の箇所から吸い戻される割合が制御できるように、制御することができる。使用されている特定の流体制御バルブ１０の圧力対体積の関係が一旦特性決定されれば、無制限の柔軟性を本発明のシステムを使用して得ることができる。確かに、分注圧力は分注の品質（例えば、均一性）の優れた目安であるが、「理想的な」分注圧力プロファイルは全ての用途に対しては存在せず、かつ全ての流体制御バルブの間で一貫してはいない。本発明の制御システムは、流体制御バルブの特性が一旦知られれば、特定の工程の用途に対する「理想的なプロファイル」を達成するために、工程技術者が分注圧力を調整することを可能にする。
【００２４】
図８Ａから８Ｅは本発明の好ましい実施形態による一体化流体制御バルブ１０およびセンサ組立体を示す。バルブは実質的に線形であり、作動ダイヤフラムにかかる圧力が増大すると、流体流量もそれに従って増大することを意味する。加えて、バルブは最小のヒステリシスを示す。好ましくは、圧力（および温度）センサは流体流の中に定置され、摩擦フローエレメントの入口のちょうど前で、筐体６０はバルブ主筐体７０と一体である（したがって、流体圧力と温度を検知する）。
【００２５】
図８Ｂ，８Ｃ、８Ｄ、および、８Ｅを特に参照すると、バルブ頂部キャップ７１は２つの同心環状リング８４および８５を含み、これらは、空気式リング７４を使用して筐体内のバルブ空気式ダイヤフラム７３を封閉する合成ゴムＯリング７２を受けるための環状溝を間に規定する。反対側のねじ付きのバルブボタン７６は、バルブ頂部ダイヤフラム７７およびバルブ底部ダイヤフラム７８を挟み、バネ８０を使用してバイアス力をかけている。内部組立体は、ステンレス鋼ネジ７５にねじ込むなじ付きのボタン７６とともに保持されている。外部組立体はバルブ底部キャップ８２、ステンレス鋼のピンまたはボルト８３、および、バルブ頂部キャップ７１とともに保持されている。バルブ頂部キャップ７１に結合されているのは、好適な配管などを使用した空気式比例制御バルブ２０への空気式接続のためのプッシュオン継ぎ手である。（入口および出口のための）流体制御バルブ１０内の流路は、図２７ＡからＤに示すように、圧力降下および掃引される（ｕｎｓｗｅｐｔ）体積をさらに最小に抑えるためにインラインではない。バルブ内外のオフセット流路は、スラリまたは他の流体が容易かつ最小量の蓄積で流れることを可能にする。
【００２６】
流体はバルブ入口１２に進入し、内部の入口開口部９９を介して環状空洞９０に到達するまで線形通路１２Ａを流れる。流体は空洞９０内で螺旋になる傾向があり、バルブを開放するために空気圧が印加されると、ダイヤフラム７７および７８を通って狭い環状通路９２（図８Ｂおよび８Ｄ）および空洞８９に流れ込む。線形路１３Ａを介して（出口開口部８５を介して）出口１３に向かう螺旋流体流路が空洞８９内に発生される。空洞８９と９０の間の圧力損失を最小に抑えるため、および、発生された圧力降下を使用してデバイス内の流体を掃引する作用を最適化するために、放射状または面取りされた肩９３（例えば、０．１ｃｍ（０．０４インチ））を、バルブの封閉面に導入することができる。好ましくは、流体入口経路１２Ａおよび流体出口経路１３Ａは、流体が均一に流れるのを補助するために、および、圧力降下および蓄積を最小に抑えるために、それぞれ空洞８９および９０の（中心軸を介するより、むしろ）接線に沿って位置する。
【００２７】
プッシュオン直線継ぎ手８６に進入する圧力を制御することにより、バルブ空気式ダイヤフラム７３が撓む量が制御される。空気空洞８８における圧力が高まるに従い、空気式ダイヤフラム７３はより撓み、頂部バルブボタン７６を押し込み、これがダイヤフラム７７および７８を撓ませ、バネ８０を縮ませ、かつ通路９２（図８Ｄ）を部分的に規定するバルブ台座または肩９３からダイヤフラム７８を脱座させ、バルブを開放させる。より詳細には、バルブは、バネ８０および空気圧が互いに対抗し合うように設計されている。バネ８０は３つのダイヤフラム全てを押し、底部ダイヤフラム７８が、肩９３に対して着座することにより主バルブ本体を封閉させる。空気圧が導入されると、空気圧はバネ８０に対抗する。一旦十分な圧力が印加されると、バネは最早バルブを閉鎖には保持することができなくなる。バネは縮み、ダイヤフラムに、縮んだバネの方向に撓ませ、バルブを開放させる。空気圧が高まるに従い、バネ８０はより多く縮み、かつバルブはより多く開放される。
【００２８】
サックバックの選択肢に加え、流体制御バルブが閉鎖する速度も、分注端部またはノズルの出口ポートにおける液体の高さを効果的に制御することができ、多くの場合において、サックバックバルブの選択肢をそっくり置き換えることができる。これは、バルブ設計の２つの流体ダイヤフラムにより可能となる。バルブが閉鎖されると、空気空洞内で圧力が解放され、バネの負荷は大きくなり、バルブ底部流体ダイヤフラム７８（図８Ｄ）をバルブ台座着座位置に強制的に嵌合させる。流体ダイヤフラム７８が嵌合すると、流体ダイヤフラム７７は空気空洞に向けて外側に曲がる。この変位は小さなサックバック効果を引き起こし得る。
【００２９】
制御器はバルブ間での応答時間の差を大幅に低減する機能を含むことができる。特定のバルブに対する開放圧力要件に依存して、アイドリング圧力は、ユニット間で等しい応答時間を作り出すために調整することができる。アイドリング圧力は、流れを生成するために作動されてはいない時に空気空洞に供給される圧力である。したがって、もし特定のバルブが開くために２，７９０．８ｇ／ｃｍ２（４０ｐｓｉ）の空気圧を必要とし、別のバルブが２，０９３．１ｇ／ｃｍ２（３０ｐｓｉ）の空気圧を必要とするなら、アイドリング圧力はそれぞれ１，０４６．６ｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉ）および３４８．９ｇ／ｃｍ２（５ｐｓｉ）に設定することができる。その結果、双方のバルブは、ほぼ同じ長さの時間で開くために空気圧の１，７４４．３ｇ／ｃｍ２（２５ｐｓｉ）の変化を必要とする。バルブのアイドリング機能は最低限の設定要件でシステムのための窒素パージとしても機能する。システムの筐体内部、特に電子回路が位置する場所での安全なパージを提供するために、最小量のパージガス、好ましくは窒素を空気式比例制御バルブから逸出することを可能にするべく、バルブは開放状態に保持することができる。
【００３０】
図３０は空気式比例制御バルブ２０を絞る／開放するためのバルブ駆動信号を発生することができる制御器２７００の１つの実施形態を示すブロック図である。制御器２７００は電源２７０２、ハウスキーピングプロセッサ２７０４、圧力回路２７０５、補助機能回路２７０６、制御バルブ駆動器２７０８、サックバックバルブ駆動器２７０９、コンポートインターフェイス２７１０、Ｉ／Ｏ回路２７１１、および、制御プロセッサ２７１２を含むことができる。制御プロセッサ２７１２はフラッシュメモリ２７１４を含むことができる。このフラッシュメモリ２７１４は、図６に関して説明する圧力回路から受信された圧力信号に基づくバルブ制御信号を発生するために、実行可能である１組のコンピュータ読取り可能命令２７１６を保存することができる。制御器２７００の様々な構成部分はデータバス２７１８を介して通信することができる。コンピュータ読取り可能命令２７１６が単一プロセッサにおけるソフトウェアとして示される一方、コンピュータ読取り可能命令はソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア命令として、または、当技術分野において知られているいずれの好適なプログラミング方法でも実施することができることに注意されたい。加えて、命令は複数のメモリ間に分布させることができ、かつ複数のプロセッサにより実行することができる。
【００３１】
動作において、電源２７０２は制御器２７００の様々な構成部分に電力を供給することができる。圧力回路２７０５は上流および下流の圧力センサから圧力を読み取ることができ、制御プロセッサ２７１２に上流および下流の圧力信号を供給することができる。制御器圧力２７１２は、圧力回路２７０５および制御バルブ駆動器２７０８から受信された圧力信号に基づきバルブ制御信号を算出し、今度は、バルブ制御信号に基づきバルブ駆動信号を発生することができる。バルブ制御信号の発生は以下に図６に関して検討する方法により行なうことができる。この方法は、制御プロセッサ２７１２によりアクセス可能なコンピュータ読取り可能なメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ、磁気保存または当技術分野において知られている他のコンピュータ読取り可能なメモリ）に保存されるソフトウェアまたは他のコンピュータ読取り可能命令として実施することができる。
【００３２】
制御器２７００の他の構成部分に関して、ハウスキーピングプロセッサ２７０４は、他のデバイスとの通信、または当技術分野において知られているいずれかの他のプログラム可能な機能を含む様々な機能を実行する、汎用プロセッサとすることができる。汎用プロセッサの１つの例はＩｎｔｅｌ８０５１プロセッサである。補助機能回路２７０６は他のデバイスとのインターフェイスとなることができる。サックバックバルブ駆動器２７０９はサックバックバルブ（例えば、図１のサックバックバルブ２１）を制御することができる。コンポートインターフェイス２７１０およびＩ／Ｏ回路２７１１は、制御器２７００へ及びそれからデータを通信する様々な手段を提供することができる。追加の構成部分は、当技術分野において知られているデバイスモニタリング機能を実行することができる監視部２７２０、様々なＥＥＰＲＯＭまたは他のメモリ、拡張ポート、または、当技術分野において知られている他のコンピュータ構成部分を含むことができる。
【００３３】
図３１は、比例制御バルブ２０を絞る／開くためのバルブ駆動信号を発生することができる制御器２７００の制御論理回路の１つの実施形態を示すブロック図である。制御器２７００の構成部分のいくつかは、制御プロセッサ２７１２、コンポートインターフェイス２７１０、および、監視部２７２０を含めて示す。加えて、拡張ポート２８０２を示す。拡張ポート２８０２は制御器２７００の機能を拡張するためのドーターボードを追加するために使用することができる。
【００３４】
図３１の実施形態において、ハウスキーピングプロセッサ２７０４の機能は、演算部分２８０６、メモリデバイス部分２８０８、および、二連ポートＲＡＭ部分２８１０の３つの部分に分割される。メモリデバイス部分２８０８はフラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＥＥ、および、当技術分野において知られている他のコンピュータ読取り可能なメモリを含む様々なメモリを含むことができる。ハウスキーピングプロセッサ２７０４にフラッシュメモリを設ける１つの利点は、フラッシュメモリが、例えばコンポートインターフェイス２７１０を介した、ファームウェアの更新の容易なダウンロードを可能にすることである。加えて、メモリデバイス部分２８０８はチップの選択およびアドレスの復号化のための機能を含むことができる。メモリデバイス部分２８０８、二連ポートＲＡＭ部分２８１０、および、演算部分２８０６の各々が単一のプロセッサにおいて実施できることに注意されたい。
【００３５】
制御プロセッサ２７１２は、図６に関して説明するように、圧力回路から受信された圧力信号に基づきバルブ制御信号を発生するために、実行可能である１組のコンピュータ実行可能命令２７１６を保存することができるフラッシュメモリ２７１４を含む。本発明の１つの実施形態において、制御プロセッサ２７１２およびハウスキーピングプロセッサの演算部分２８０８は、二連ポートＲＡＭ部分２８１０への相互アクセスを介してデータを共有することができる。制御プロセッサ２７１２およびハウスキーピングプロセッサの演算部分２８０８は、単一のシステムクロック２８１２（例えば、２０ＭＨｚクロック）または異なるシステムクロックにより駆動することができる。
【００３６】
図３２は圧力制御回路２７０５の１つの実施形態を示す。圧力制御回路２７０５は、それぞれ上流および下流の圧力センサから入来する上流圧力入力２９０２および下流圧力入力２９０４を含むことができる。入力上流および下流信号は、Ａ／Ｄ変換器２９０５および２９０６によりデジタル信号に変換される前に増幅および濾過することができる。図３２に示すように、圧力制御回路２７０５は、Ａ／Ｄ変換器２９０８によりデジタル信号に変換できる差圧信号を発生することもできる。圧力制御回路は、圧力センサに加えられた知られている圧力に基づきセンサの読みの変化を補償するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる較正回路２９１０により較正することができる。
【００３７】
加えて、圧力制御回路２７０５は、Ａ／Ｄ変換器において増幅およびデジタル信号に変更することができる（例えば、入力２９２０および２９２２における）受信した上流および下流の入力温度信号を使用することができる。圧力センサ２４および２５（または、差圧センサ）の１つまたは双方は各々が、自身の個々の位置において（例えば、場合に応じて、摩擦フローエレメント入口または出口、または、その近くにおいて）流体の温度を感知する温度感知デバイスを含むことができる。この温度感知デバイスは、入力２９２０および２９２２に入力温度信号を供給する。代案として、温度センサは圧力センサとは別個とすることができる。感知された温度は制御器に通信され、制御器では、適切な流体流量補正が算出され、空気式比例バルブ２０に送られる信号が温度変化を補正するための計算に基づき算出される。この操作は好ましい。なぜなら、圧力センサ自体は流体により吸収される熱を発生し、システムにおける流体流特性に影響を及ぼし得るからである。すなわち、センサ面における局所温度変化はセンサの出力を変化させ得る。本発明の他の実施形態は、例えば圧力センサ自体などの定電流デバイスにわたる電圧降下に基づき、温度誤差に対して補正することができる。
【００３８】
図４は圧力制御回路２７０５の他の実施形態を示す。図４に概略を示すように、圧力センサ２４および２５は２つの測定機器増幅器を使用し、一つは上流圧力のため、もう一つは下流圧力のためである。デジタル利得およびオフセット制御は各センサを自動的に、または、手動で較正するために使用することができる。これら２つのアナログ圧力信号は、アナログ／デジタル変換器を使用して変換することができ、差圧は値を単純に差し引くことによりソフトウェアにおいて導出できる。この技術の１つの短所は、分解能の妥協およびコモンモードである。アナログ／デジタル変換器は各信号を変換しなければならず、コモンモードを数学的に除去する。アナログ／デジタル変換器の高められた分解能は必要な差圧を得るために好ましい。例えば、もし下流圧力が１，０４６．６ｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉ）であり、この流量に対する差圧が６．９８ｇ／ｃｍ２（０．１ｐｓｉ）であるなら、上流圧力は１，０５３．５ｇ／ｃｍ２（１５．１ｐｓｉ）となる。もしフルスケールでの圧力が２，０９３．１ｇ／ｃｍ２（３０ｐｓｉ）であるなら、これは５．００Ｖｄｃに変換され（１，０４６．６ｇ／ｃｍ２（１５ｐｓｉ）＝２．５０Ｖｄｃ）、各変換器は最大ピーク圧力（２，０９３．１ｇ／ｃｍ２（３０ｐｓｉ））まで測定するために構成されなければならない。１，０５３．５ｇ／ｃｍ２（１５．１ｐｓｉ）は２．５１７Ｖｄｃであるので、差圧信号は（５．００Ｖｄｃから）０．０１７Ｖｄｃとなる。各アナログ／デジタル変換器との電気通信において第３の増幅器を追加することにより、コモンモードは除去され、かつアナログ／デジタル変換器はコモンモードよりはるかに小さい最大差圧を分解しなければならないのみとなる。したがって、上記の実施例におけるフルスケールの差圧は、５．００Ｖｄｃに変換される３４８．９ｇ／ｃｍ２（５ｐｓｉ）に等しい。このことは、６の係数により解像度を上昇させる。
【００３９】
差圧増幅器の利得も増大させることができ、これは差圧信号の分解能をさらに上昇させる。このことは単一の差圧センサを使用しても行なうことができるが、１つの実施形態において、独立した信号上流および下流圧力は確かめられない。
【００４０】
上流および下流の圧力に対するアナログ／デジタル変換器は、好ましくは、含まれる。したがって、これらの別個の圧力は、上流および下流の圧力をモニタするため、および、処理の変化（例えば、フィルタの切り換え）を決定するために使用することができる。これらの圧力は、粘度の算出において使用することができる単一圧力の制御のために別個に使用することもできる。
【００４１】
図６は流量制御バルブ１０の調整のための制御アルゴリズムの１つの実施形態を示すフローチャートである。アルゴリズムは、コンピュータ読取り可能なメモリ（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、磁気保存デバイス、または、当技術分野において知られているいずれかの他のコンピュータ読取り可能なメモリ）に保存された１組のコンピュータ命令を実行する制御器（例えば、図１の制御器３０）により実施することができ、かつ適応型制御器からのＦｕｚｚｙ論理および要素から取られた技術を含むことができる。したがって、制御器は動的モデルに基づく線形制御システムである。適応または知的制御は、望ましい場合、より高い正確さのために使用することができる。適応制御は、制御システムの全体的な動作を改善するための非線形最適化器を使用することができ、かつ当技術分野の技術範囲内である。制御器の１つの実施形態は図３０に示す。
【００４２】
より詳細には、図６を参照すると、工程９０２において、制御器は、例えば上流および下流の圧力センサ（例えば、Ａ／Ｄ変換器２９０５および２９０６）に連動したアナログ／デジタル制御器から、上流および下流の圧力信号を読み取ることができる。この時点において、上流および下流の圧力信号は、圧力センサにより生成されたアナログ電圧を表す電圧サンプリング結果（すなわち、デジタルのサンプリング結果）とすることができる。工程９０４において、制御器は温度センサの読みに基づき温度も読み取ることができるか、または、センサを介した現在の流れに基づき温度を算出することができ、かつ当技術分野において知られているいずれかの温度補正アルゴリズムを使用して温度に対して上流および下流の圧力信号を補正することができる。工程９０６において、制御器は上流および下流の圧力信号を濾過することができ、かつ工程９０８において、圧力信号を圧力値に変換することができ、圧力値はメモリに保存することができる（工程９０９）。
【００４３】
工程９１０および９１１において、制御器は、上流および下流の圧力に対する積分および微分の値を、および、それらのいかなる補正も算出することができる。積分および微分の値の算出は当技術分野において知られているいずれかの方法に従って行なうことができる。制御器は上流および下流の圧力の差も計算することができ（工程９１２）、かつ保存することができる（工程９１４）。工程９１６において、制御器は上流および下流の圧力に対する微分および積分の値に基づき誤差信号を算出することができ、工程９１８において、誤差信号の値を保存することができる。本発明の１つの実施形態において、誤差利得は工程９２０において誤差信号に加算することができる。このことは、低圧力における小さな信号値に対する補償に役立てることができる。
【００４４】
工程９２２において、制御器はバルブ利得を読み取ることができる。バルブ利得曲線の１つの実施形態を図５に示す。この曲線は現在位置に比例してバルブに印加される信号の利得を調整する。ソフトウェアで実施された利得曲線は、システムがバルブ間での変化に対して補正することを可能にする。特定のバルブにおける変化に対して補正することに加えて、バルブ利得曲線は行き過ぎ量、不足量、および、応答時間に対しても補償することができる。図５において、バルブＡ（線５００）およびバルブＢ（線５０１）の２つのバルブに対するバルブ利得曲線を示す。各バルブ（または、バルブの各分類）に対する曲線は経験的に決定することができ、かつ制御器のメモリに保存することができる。曲線は現在のバルブの位置に基づきバルブ制御信号の利得を調整するために使用することができる。
【００４５】
図５のグラフにおいて、Ｘ軸はバルブの位置を表し、Ｙ軸は利得を表す。本発明の１つの実施形態において、各曲線は最大利得、最小利得、傾き開始点、および、傾き終点の４つの点を使用して作成されている。最大利得は典型的にバルブのオフの位置で開始され、傾き開始点まで延長する。最小利得は傾き終了位置で開始され、バルブのストロークの１００％点で終了する。実際の傾きは傾き開始点から傾き終点までの利得の線形減少となっている。制御器は個々のバルブに対するバルブ利得曲線を読み取ることができ、かつそれに従ってバルブ制御信号を調整することができる。例えば、バルブＡが配管５０２と５０４の間にある時、工程９２２において、制御器はバルブ曲線を読み取ることができ、かつ高い利得を補うために制御信号に対して値を調整する。バルブを閉鎖に保持している力を克服するために、バルブＡが配管５０２と５０４の間に位置決めされると、曲線は、バルブ信号の利得が高いままで留まることを可能にする。バルブが実際に開放されつつある点において、制御器は、バルブ利得曲線およびバルブの位置に基づき、減少しつつある利得を考慮して、制御信号を調整することができる。制御器は、バルブ利得曲線に沿ったいずれの点においてもバルブ利得を補うために制御バルブ信号を調整することができる。図５に示すバルブ利得曲線は例の方法によってのみ提供され、制御器は制御器によりアクセス可能であるいずれかのコンピュータ読取り可能なメモリにおいて保存されているいずれのバルブ利得曲線に基づいてもバルブ制御信号を調整できることに注意されたい。
【００４６】
工程９２４において、制御信号は誤差信号および圧力値に基づき発生することができ、デジタル／アナログ変換器（例えば、制御バルブ駆動器）に書き込むことができる。デジタル／アナログ変換器はバルブを駆動するためのアナログのバルブ駆動信号を生成することができる。本発明の実施形態は、バルブ制御信号を緩慢にするためのバルブ一体化（ｖａｌｖｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）工程（例えば、工程９２６）および適応調整工程（例えば、工程９２８）も含むことができる。適応調整工程は現在のバルブ制御信号を調整するために使用することができる所定数の保存されている以前の位置の値を読み取ることができる。
【００４７】
加えて、制御器は適応調整の一部とすることができるモニタリング工程９３０を行なうこともできる。この機能は点の行き過ぎ量、不足量、設定時間、ループ安定性、および、パーセント誤差などのデータをリアルタイムで編集する。準備モードの間、編集されたデータは制御器により分析され、制御器は性能を最適化するために制御値を調整する（すなわち、適応調整工程９２８を行なう）。
【００４８】
粘度の変化に対して補償するために、制御器がバルブ制御信号も調整できることに注意されたい。流体の粘度が同じ速度もしくは流量に対するデルタＰの測定値を変化させるため、補正を行なわなければならない。補正の１つの方法は現在のデルタＰおよび速度もしくは流量と、イソプロピルアルコールまたは水などの標準のデルタＰおよび速度若しくは流量とを比較することである。続いて、差はユーザにより入力することができる。他の方法は内部パラメータを測定し、それらを所定の同様のパラメータと比較し、差に対して内部的に補償することである。第３の方法は、異なる流体に対して実験室で作成された曲線を使用する。複数の曲線は制御器に保存することができ、ユーザにより選択することができる。
【００４９】
様々な制御パラメータは広範な種類の応用例にわたりサックバックバルブの適切な動作を確実にするために設定することができる。例えば、サックバックバルブの「オフ時間」は「オン」から「オフ」への圧力遷移の時間を調整する。これは、バルブのダイヤフラムが完全に拡張された位置からサックバック位置に移動するための時間である。これを速く移動し過ぎることは、流体のカラムに、空気の泡をカラムまたは空洞内に引き込ませ得るか又は気泡をつくる。サックバックバルブ「オン時間」は「オフ」から「オン」への圧力の遷移の時間を調整する。これは、バルブダイヤフラムの端部をサックバック位置から完全に拡張された位置に移動するために必要な時間である。これを速く移動し過ぎることは流体のカラムを「膨張」させ、これが実際の分注割合を有害に変化させ得る。２つの他の設定がある。すなわち、サックバックオンおよびオフの圧力設定である。これら２つの調整は、バルブが移動し、所望のサックバック量を作り出す距離を決定する。この圧力の差が大きくなるに従い、サックバック量も増加する。オン圧力およびオフ圧力の双方は２つの理由のために使用されている。すなわち、同様のタイプの異なるバルブにおける差を収容するため、および、異なるバルブおよび他のシステム構成における非線形性に対して調整するためである。この動作全体は、制御バルブの停止動作およびサックバック動作を分離するために遅延することもできる。いくつかの応用例において、図２９に示すように、サックバックバルブは、流体の停止動作中に作動された別個のサックバック位置で流体の停止動作において制御バルブを補助するために使用することができる。この補助機能は停止の開始または停止の終了の一部としてロードされた停止動作の一部としてプログラムすることもできる。したがって、通常のサックバック位置は、プログラムされていれば、遅延に続いて吸い戻すために使用される。図２を参照すると、筐体１００は本発明の様々な構成部分を含んで示す。好ましくは、ＬＥＤ板１０５および主印刷回路板１０６などの電気的構成部分、ならびに、空気式比例バルブマニフォルド１１０は、摩擦フローエレメント１５および流体制御バルブ１０などの流体から隔離されている。流体は（図示しない）流体入口において主流体制御バルブ１０に進入する。続いて、流体はバルブを介して摩擦フローエレメント１５に差し向けられ、図示する実施形態において、摩擦フローエレメント１５は比較的短い直線部分１５Ｂを含み、直線部分１５Ｂは螺旋状巻かれ、別の比較的長い直線部分１５Ａにおいて終端し、直線部分１５Ａでは第２の圧力（および温度）の感知が行なわれる。摩擦フローエレメント１５は管もしくは導管、または、例えば流体が流れる際に測定可能な圧力降下を作り出すために十分な寸法の平行中空繊維管の束とすることができる。他の好適な摩擦フローエレメントは重合体材料、多孔膜、フリット、および、フィルタのブロックにあるものなどの蛇行する流路を含む。好ましくは、摩擦フローエレメントはずれを引き起こし得る詰まりまたは過剰な乱流を促進し得る９０度の曲がり部分を回避している。摩擦フローエレメント１５は直線とすることができるが、最も好ましくは、摩擦フローエレメント１５は空間を節約するために螺旋状コイルであり、螺旋状コイルの直径および長さは一部流量に依存する。したがって、摩擦フローエレメント１５の直径および長さは、「雑音」が無視可能となるように、必要な圧力降下の関数である。与えられた流体、管の長さ、および、システムの条件に対して、管の直径が小さくなるに従い、圧力降下は大きくなる。圧力降下は、流体の粘度が与えられた管の幾何学的形状に対して増大するに従い、増大する。例えば、約０．１２ｃｍ（０．０４７インチ）の壁の厚さで約１０１．６ｃｍ（約４０インチ）の長さで０．６４ｃｍ（１／４インチ）ＯＤ管の摩擦フローエレメント１５のためにサイズが決定された流体制御バルブ１０に対して純水を分注する場合、例えばデバイスに対して外部の供給流体圧力、供給空気圧、および、システムの圧力降下などのシステムの条件に同じく依存して毎分約２リットルの最大流量を導入することができる。流量の範囲は単に摩擦フローエレメント１５の幾何学的形状を変化させることにより与えられた分注／流れの状態に対して最適化することができる。好ましくは、エレメント１５から流れ出す流体の遷移を最小に抑えるか、または、排除するために、摩擦フローエレメントの内径はエレメント１５の下流の配管または他の流路の内径と同じまたは実質的に同じである。摩擦フローエレメント１５を介した流れは層状または乱流とすることができる。したがって、流路は以下のようになる。流体は流体制御バルブ１０の流体入口に進入し、バルブを介して（かつ圧力および温度センサを通り過ぎて）摩擦フローエレメント１５の入口に流れ、摩擦フローエレメント１５を介して、摩擦フローエレメント出口で出て（かつ摩擦フローエレメント１５の出口の上流および下流に位置決めされた圧力および温度センサを通り過ぎて）流れる。本設計の柔軟性は、例えば流れおよび／または流体の特性に基づく本発明の実施形態における摩擦フローエレメント１５の容易な相互交換性を可能にする。
【００５０】
圧力降下を発生させるために使用される他のタイプのデバイスは、不要な副次効果をもたらすか、または、工業用処理の用途に対して、より適している。これらの悪影響は制御されない過剰な入口および出口の圧力損失、局所領域の逆流または渦流、および、トラップ区画を含む。これらの代替の圧力降下エレメントは、ベンチュリー管、流量ノズル、オリフィス系（薄板矩形エッジ型、四分円エッジ型、偏心型、および、扇形型）、遠心型、および、線形抵抗を含む。
【００５１】
以下の実施例は１組の摩擦フローエレメントの仕様を例証する。
長さ５０．８ｃｍ（２０インチ）で２．５回巻きの内部直径１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）を有する螺旋コイルは、室温において０．５ｃｃ／秒と５ｃｃ／秒の間の水を典型的に流す。
【００５２】
長さ１０１．６ｃｍ（４０インチ）で５．５回巻きの内部直径４．０ｍｍ（０．１５６インチ）を有する螺旋コイルは、室温において１ｃｃ／秒と３０ｃｃ／秒の間の水を典型的に流す。
【００５３】
長さ５０．８ｃｍ（２０インチ）で２．５回巻きの内部直径６．３５ｍｍ（０．２５０インチ）を有する螺旋コイルは、室温において０．５ｌｐｍと５ｌｐｍの間の水を典型的に流す。
【００５４】
長さ５０．８ｃｍ（２０インチ）で２．５回巻きの内部直径９．５３ｍｍ（０．３７５インチ）を有する螺旋コイルは、室温において２ｌｐｍと１０ｌｐｍの間の水を典型的に流す。
【００５５】
特定の応用例において、流体入口１２（図１および８Ｃ）に進入する流体の圧力は低すぎるかまたは高すぎることがある。流体圧力を調整するために、図３に示す補助入力モジュール２００は分注モジュールの上流で使用することができる。補助入力モジュール２００は主本体または貯液部９０、および、モジュール基部９２と覆い９３の間に固定された４つの（バネ９７のバイアス力のために）通常は閉鎖されるきのこバルブ９１を有する。４つの流体継ぎ手９４および９４Ａは示すように基部９２にねじ込まれている。１つの継ぎ手は圧力ポート、他の１つは真空ポート、他の１つ（９４Ａ）は流体入力、および、他の１つは排出口である。４つのプッシュオン継ぎ手９５は覆い９３に固定され、きのこバルブ９１を作動するために窒素を供給し、きのこバルブ９１は今度はポート９４および９４Ａに流れを開く。示すように、流体出口９８は主本体９０の底部に設けられている。レベルセンサ９６は、ブラケット１０１を使用して主本体９０に固定され、モジュールの主本体または貯液部９０内の流体の高さを感知する。（図示しない）フィルタは主本体９０内に設けることができる。
【００５６】
モジュール２００を加圧された流体源で満たすために、入口および排出バルブは実質的に同時に開放することができ、高さセンサ９６により感知されるように、特定の継続時間にわたり、または、特定の流体高さが達成されるまで、加圧された流体流がモジュール２００に流れ込む。排出バルブは、流体が貯液部９０に進入するのを入口バルブが可能にしている際に圧力を均等化するために使用することができる。続いて、システムに対する流体流が望ましいとき、入口および排出バルブは閉鎖され、流体供給圧力バルブが開放され、流体制御バルブ１０が開放される。
【００５７】
供給源からの流体圧力が適切な操作に対して低すぎる場合、供給圧力を増強するために充填サイクルに続いて圧力をかけることができる。これは、継続的に、または、必要な時にのみ適用することができる。同様に、流体供給圧力の変動が起きた時に、必要な場合は圧力をかけることができる。
【００５８】
圧力のかかつていない供給源が使用された場合、入口および真空のバルブは実質的に同時に開放することができる。真空バルブは流体源から流体を引き入れるために使用される。
【００５９】
モジュール２００は消泡器としても使用することができる。特に、上記に説明したように、サイクルの充填部分は圧力のかけられた流体源に対するものである。一旦貯液部９０が所望の高さにまで充填されれば、入口および排出は閉鎖され、ユーザのプログラム可能な時間または所望の時間にわたり流体に真空が印加され、それにより、流体から泡を除去する。
【００６０】
代案実施形態において、例えば空間の削減が強く優先される場合、図１２から２３に示すバルブを使用することができる。図８のバルブのように、図１２のバルブ頂部キャップ７１’は２つの同心環状リング８４’および８５’を含む。これらは、頂部空気式リング７４’を使用して筐体内のバルブ空気式ダイヤフラム７３’を封閉する合成ゴムＯリング７２’を受けるための環状溝を間に規定する。反対側のねじ込まれたバルブボタン７６’は、バルブ頂部ダイヤフラム７７’およびバルブ底部ダイヤフラム７８’を挟み、バネ８０’を使用してバイアス力をかけている。内部組立体はステンレス鋼ネジ、ボルト、または、ピン７５’にねじ込まれたネジ山を有するボタンとともに保持されている。外部組立体はバルブ底部キャップ８２’、ステンレス鋼のピンまたはボルト８３’、および、バルブ頂部キャップ７１’とともにそのまま保持されている。バルブ頂部キャップ７１’に結合されているのは、好適な配管などを使用した空気式比例制御バルブ２０への空気式接続のためのプッシュオン継ぎ手である。（入口および出口のための）流体制御バルブ１０内の流路は、図２７Ｄに示すように、圧力降下および未掃引体積をさらに最小に抑えるためにインラインではない。バルブ内外のオフセット流路は、スラリまたは他の流体が容易かつ最小量の蓄積で流れることを可能にする。
【００６１】
バルブ筐体７０’は、好ましくは、バルブに一体化したセンサ筐体を備えた成形設計である。図８のセンサ筐体６０とは異なり、一体化実施形態は単一のセンサ端部キャップ６５’のみを必要とし、関与する部品の数を大幅に低減し、かつ破局的な故障を引き起こし得る機械加工のバリを排除する。
【００６２】
図１２から１４に示すバルブ筐体の実施形態において、流体はバルブ入口１２’の入口に進入し、入口開口部９９’を介して環状空洞９０’に到達するまで線形通路１２Ａ’を流れる。流体は空洞９０’で螺旋状になる傾向があり、図８Ｂおよび８Ｄにおいて示す上述の実施形態の場合のように、一旦バルブが開放されれば、２つの流体ダイヤフラムを通り過ぎて狭い環状通路に流れ込み、第２の空洞に流れ込む。線形路１３Ａ’を介して（図示しない）出口開口部を介して出口１３’に向かう螺旋流体流路が第２の空洞８９’内に発生される。発生された圧力降下を使用したデバイス内の流体の掃引作用を最適化するために、空洞９０’と８９’の間の圧力損失を改善するべく、放射状体または面取り（例えば、０．１ｃｍ（０．０４インチ））は、前述と同様にバルブの封閉面に導入することができる。好ましくは、流体入口経路１２Ａ’および流体出口経路１３Ａ’は、流体が均一に流れるのを補助するために、および、圧力降下を改善するために、それぞれ空洞８９’および９０’の（中心軸を介するより、むしろ）接線に沿って位置する。入り口１２’および出口１３’は、例えば、好適な筐体への便利な結合のために、示すように、外部ネジ山を有することができる。
【００６３】
第１および第２の空洞９０’および８９’の下流の流路１３Ａ’に位置するものは、第１のセンサ筐体６０’である。センサ筐体６０’は第２の空洞８９’および出口１３’と流体連絡している。圧力および／または温度のセンサ６４’はパーフルオロエラストマ（ＫＡＬＲＥＺ）製Ｏリング６３’を使用するなどして筐体６０’内に封閉されている。端部キャップ６５’は、示すように複数のボルトまたはピン６６’を使用するなどして筐体６０’に結合されている。センサ６４’は、センサ筐体６０’の入口と出口の間の流路における圧力および／または温度を感知し、感知された値を表す信号を制御器に送る。
【００６４】
バルブのこの実施形態は、センサ筐体６０’に構成が好ましくは同一である第２のセンサ筐体１６０’も含む。図１３に示すように、第２のセンサ筐体６０’は、入口１１２’および入口１１２’から間隔を空けられた出口１１３’と流体連絡している。
【００６５】
したがって、この実施形態のバルブは図１４Ａおよび１４Ｂを特に参照して、以下のように機能する。バルブへの流体入口の流れは入口１２’に進入し、バルブが開放されるまで流体が収容される第１のバルブ空洞９０’に通路１２Ａ’を介して流れる。一旦バルブが開放されれば、流体は第１の空洞９０’から開口部を介して第２の空洞８９’に流れる。第２のバルブ空洞８９’から、流体は出口開口部を介して流出し、流体の圧力および／または温度が感知され、かつ記録され、かつ／または、制御器に伝送される第１のセンサ筐体６０’に進入する。図１４Ｂに示すように、流体は出口１３’を介してバルブ組立体を流出し、（図示しない）好ましくはコイル状の管である摩擦フローエレメントを通過し、続いて、入口１１２’を介してバルブ組立体に再進入する。流体は、圧力および／または温度が再び感知され、かつ記録され、かつ／または、制御器に伝送される第２のセンサ筐体１６０’に流れ込む。第２のセンサ筐体１６０’を流出した後、流体は、空間の使用を最適化するために注意深く定置された流路を介してバルブ組立体を通過し、流体が元々進入したデバイスの同じ面に戻る。
【００６６】
空気式機能を１つの側面に、かつバルブの機械的機能をもう１つの側面に有するようにバルブ組立体を設計することにより、複数のバルブ組立体を単一のユニットに積み重ねることができ、空間の占有度ならびに費用をさらに低減する。したがって、図１３に示すように、センサ筐体６０’および１６０’は同一のサイズおよび構成となっており、センサ筐体６０’は、センサ筐体１６０’が入口１１２’から間隔を空けられている距離と同じだけ出口１１３’から間隔を空けられている。したがって、もし２つのこのようなバルブ本体が垂直に積み重ねられれば、バルブ空洞は垂直に位置合わせされ、センサ筐体は垂直に位置合わせされる。このような積層可能バルブ組立体の１つの例は図１５に示され、図中、中央部覆い１７１’は、バルブの空気式側面構成部分および機械的側面構成部分を収容するために、頂部キャップ７１’および底部キャップ８２’の双方の内部の詳細を有するように設計されている。積層可能なバルブ実施形態は、空間の制約が存在する場合に分注の複数の箇所に対して特に有用である。追加の長所は、単一の比例マニフォルドのみが必要とされ、単一のＬＥＤおよび主ＰＣボードのみが必要とされ、単一の容器およびケーブル一式のみが必要とされ、かつ単一の窒素供給配管および継ぎ手一式のみが必要とされるときに、重複した部品を排除することができる。応用例は、化学的混合（比率計測制御）、別個の流体の同期分注、分注の２つの別個の箇所への独立した分注、統合された独立または従属制御、および、継続的無中断分注を含む。
【００６７】
バルブ組立体の便利な設計は実質的に多様性を可能にする。例えば、図１６はバルブおよび単一のセンサ筐体を有する組立体を示す。望むなら、積層可能性を維持するために、また、望むなら、追加される図１８に示すもののような追加のセンサ筐体を可能にするために、バルブの様々な構成部分のサイズ決定は、好ましくは図１３のバルブに従う。確かに、別個の構成部分として図１８の取り外し可能なセンサ筐体挿入体を設けることにより、１つまたは複数のセンサ筐体を備えたデバイスを構築することができ、このセンサ筐体は、泡の除去を促進するために（バルブ筐体を基準として）上下逆に定置されている。
【００６８】
様々な構成部分は成形挿入体として形成することができる。例えば、図１７はセンサ筐体を有さないバルブを示す。図１９は二重センサ筐体挿入体を示す。センサ筐体の入口１１２’、２１２’、および、出口１３’、１１３’はバルブへの容易な装着のために外部ネジ山を使用して形成されている。バルブ組立体のセンサ筐体部分に対する挿入体は多くの異なる組立体構成を可能にし、上記に検討したように、バルブが設置された時にバルブの向きに依存して消泡の促進に役立つようにセンサ筐体を上下逆に成形した、挿入体で置き換えることができる。同様に、空気式および機械式の構成部分の相互交換性は、成形されたバルブの入口および出口が、上流または下流の圧力制御のために逆転されることを可能にする。空気式および機械式の構成部分をバルブ空洞の両端部に取り付けることにより、システムの差圧は逆に向くことができ、バルブの上流の差圧は下流の圧力に代わって記録することができる。このことは、ユーザが、分注箇所により近い下流の圧力の代わりにシステムユニットへの供給圧力をモニタすることを可能にする。下流構成および上流構成はそれぞれ図２３Ａおよび２３Ｂに示す。これらの図は成形バルブの設計の多様性を示し、この設計においては、空気式構成部分および機械式構成部分が、バルブの上流または下流の圧力降下が望ましいかどうかによって、バルブのいずれかの側面に取り付けられる。センサの位置ば、即時のデバイスの状態だけでなく、顧客のシステムの状態のモニタも提供する。
【００６９】
図２４Ａおよび２４Ｂは、デバイスの底部に位置する３つのポート（排出、入口、および、出口のポート）を介してＭｙｋｒｏｌｉｓ  ＬＨＶＤ型フィルタと嵌合する能力を備えた流量制御器のために構成された成形構成部分を示す。この設計はＬＨＶＤ型濾過デバイスを受け入れることができる。
【００７０】
従来の泡センサは本発明において使用することができる。泡センサは変調された信号を制御器に送り、制御器はこの信号を空気の割合に変換する。もし割合が所定のレベルを超えていれば、ユーザは知ることができる。好適な泡センサは感光性または容量性とすることができ、二値出力（オンおよびオフ）を有し、これにより、オンとオフの数が計数され、所定時間にわたる１スラッグの流体内の空気の割合に変換される。
【００７１】
図２５Ａおよび２５Ｂは泡のトラップ位置のないバルブ設計を示す。流体はバルブの入口を介して進入し、続いて、同じく頂部に昇る全ての泡とともに真っ直ぐ上に流れる。流路の残り部分は、センサポケットの詳細が全て下方にある連続的な直径の経路であり、そのため、空気をトラップすることができない（従来のバルブは気体が逃げられないポケットを作成する機能を有する）。この設計は、組立体の費用、部品の費用、および、複雑さを低減するために、流体ダイヤフラム、バルブキャップ、および、ボタンを含む前述の実施形態に比較して３つの部品を排除してもいる。ダイヤフラムの舌および溝封閉ならびに２つの流体ダイヤフラム間の締り嵌めを含む、２つの重要な流体封閉位置も排除されている。
【００７２】
流体ダイヤフラム４０１と空気式ダイヤフラム４０２の間に空気圧をかけることにより、バルブは、バルブが閉鎖されるようにバイアス力をかけている事前に搭載された圧縮バネ８００に抗してバルブを開放するように、機能する。空気式ダイヤフラム４０２が流体ダイヤフラム４０１より大きく、かつ２つのダイヤフラムがネジ４０３およびボタン４０４を使用して互いに束縛されているため、圧力は空気式ダイヤフラム４０２に対してより大きな負荷を生成し、バルブを強制的に開放させる。圧力はバーブ継ぎ手４０５（図２５Ｂ）および配管（例えば、ポリエチレン）４０６を介して供給される。図示するように、空気圧空洞４１０は、Ｏリング４０７および空気式ダイヤフラムの舌および溝で封閉されている。センサ４１１はＯリング４１２で封閉され、センサキャップ４１３で固定されている。
【００７３】
他の実施形態において、９０度の曲がり部分を削減するために、設計は図２６に示すように修正することができ、図中、センサ空洞はバルブの側面に移動されている。オフセット流路は曲がり部分を排除し、かつ未掃引領域を排除する。バルブは空気式の側でのＯリングの不在、および、両ダイヤフラムの互いに関する設計およびサイズ決定を考慮すると低ヒステリシスを示す。きのこ型の設計を考慮すると、優れた線形性も達成されており、流体の流量はバルブの作業動作全体を通じてバルブにかけられる圧力に実質的に直接に比例する。
【００７４】
図２８Ａおよび２８Ｂは流体制御バルブの他の実施形態を示し、このバルブでは、Ｏリングが空気式ダイヤフラムから流体ダイヤフラムを分離している。このことは、バルブの平均寿命を短くする２つのダイヤフラムにかかる過剰な負荷を防止する。流体制御バルブの流路は空気がトラップされる高い点なしに維持される（センサが流体制御バルブ本体の側面上で封閉する場所で収集し得る微量は除く）。流体制御バルブ流路は、空気が通常はトラップされ得る流体流路内には直接は存在しない単一の流体ダイヤフラムを使用し（圧力センサ封閉方法を含まずに）、バルブ内には高い点がなく設計されている。一旦流体制御バルブが閉じ、かつ空気が減圧することが可能となれば、流体制御バルブ内にトラップされた空気は分注の終了に対して有害となり得る。分注の開始も流体制御バルブ内にトラップされた空気により悪影響を受け得る。流体制御バルブ内にトラップされた空気は、水に欠陥を引き起こし得る流体に溶存されつつあるさらに多くの空気、または、微小気泡の形成にも寄与する可能性がある。
【００７５】
バルブが閉鎖されるようにバイアス力をかけている事前に搭載された圧縮バネ８００’に反してバルブを開放するように駆動するために、バルブは、空気式ダイヤフラム４０２’と空気式Ｏリング４１５’の間の空気空洞４１０’に空気圧をかけることにより、機能する。流体ダイヤフラム４０１’が空気式ダイヤフラム４０２’にネジ４０３’およびボタン４０４’を使用して束縛されているため、空気式ダイヤフラム４０２’の表面積にかけられた圧力は、このダイヤフラムを撓ませ、流体ダイヤフラム４０１’も強制的に撓ませる。空気式封閉Ｏリング４１５’は、いかなる空気圧も流体ダイヤフラムに到達することが可能にしないことにより、空気圧が２つのダイヤフラムにかかる過剰な負荷を発生することを防止する。圧力はバーブ継ぎ手４０５’および好適な配管を介してかけられる。センサ空洞５００は任意でバルブ封閉の上方に位置することができる。本設計は、空気が流体空洞、入口流路、出口流路、および、センサ空洞への流路、および、（もし存在すれば）センサ空洞にトラップされることを防止する。流体入口流路はバルブ流体空洞９０’の内径に接して位置決めされている。なぜなら、接線となる流れは未掃引領域を防止するからである。全ての高い点は流路内にあるか、流路より高くない。鋭い流路屈曲点は存在しない。流路は穏やかである。
【００７６】
様々な設計およびそれらの柔軟性は、バルブおよびセンサの数多くの組み合わせを使用したモジュラ組立体を可能にし、かつ様々な構成を提供し、バルブ、感知デバイス、流量計、流量制御器、圧力制御器、および、温度制御器の構築を可能にする。したがって、図２０は、第１のバルブ３００、第２のバルブ３００’、および、摩擦フローエレメント１５と液体連絡している第１および第２のセンサ３１０および３１０’を含む積層流量制御器およびオン／オフバルブ組立体を示す。図２１は４つの感知デバイス３１０、３１０’、３２０、および、３２０’の積層組立体を示す。図２２は流量制御器および流量計組立体を示す。
【００７７】
図２４Ａおよび２４Ｂは、流量制御器のために構成され、ＬＨＶＤ（少滞留量デバイス）型フィルタデバイスの底部に位置する３つのポートを介して、このＬＨＶＤ型フィルタデバイスと嵌合することのできる成形バルブの構成の更なる実施形態を示す。ポート６１０はフィルタからの排出口であり、ポート６１２はフィルタへの入口であり、ポート６１４はフィルタからの出口である。
【００７８】
本発明のさらなる実施形態によれば、バルブ補助機能を使用することができる。ソレノイドを使用した従来のバルブにおいて、典型的に各バルブにかけられた圧力を緩慢に消散するために、この圧力の変化を変更するために、ニードルバルブを使用することができる。シーケンスの停止の部分の間にバルブのサックバック部分にかけられた変化率を低減することにより、サックバックバルブは停止バルブを補助する。図２９に示す本発明によれば、制御バルブ（または、停止バルブ）のオフ時間の間、サックバックバルブ圧力は、制御バルブを補助するために、示す如くに低減することができる。一旦制御バルブのオフ時間が終結されると、サックバック遅延が提供され、この場合、サックバックバルブへの圧力は一定に留まる。この所定の遅延の後、サックバックバルブにかけられる圧力は、サックバックバルブ圧力が所定のレベルに到達するまで再び低減され、サックバックバルブを通常または静止位置に戻す。このシーケンスは流体の液滴がノズルから垂れ下がることを防止するうえで役立つ。さらなる実施形態において、サックバックバルブの動作が制御バルブの停止動作の開始おいてのみ起こるように、サックバック補助動作は、制御バルブの動作に続いて開始するように遅延されるか、または、短縮され得る。上記は圧力を作動方法として記載しているが、モータなどのいかなるバルブ作動方法を使用することも本発明の範囲内である。
【実施例１】
【００７９】
システムは、知られている差圧および固定分注時間が制御器に入力できるように、かつ分注がラップトップコンピュータから実質的にきっかけを与えられるように準備された。結果となる純水の出力流は容器に捕捉され、質量を決定するために精密な秤を使用して重量を量られた。流体材料の知られている密度と組み合わされた各分注の質量を使用して、各分注の体積が算出された。分注された体積と知られている分注時間を組み合わせることが流量の決定をもたらした。約０．９２から約９．５センチポアズの範囲にある５つの異なる粘度が調べられた。結果は図１０にグラフで示す。
【実施例２】
【００８０】
２つの市販バルブおよび図８Ａから８Ｄに示す本発明のバルブを含む３つの異なるバルブがヒステリシスについて試験された。バルブ作動圧力は高低に変化され、試験システム内部の圧力は、バルブ作動圧力範囲を通じた高低の各ステップにおいて測定され、電圧としてプロットされた。より詳細には、試験用の構成はバルブおよび下流圧力センサの閉鎖システムであり、バルブは一定の圧力下にあり、圧力センサは、バルブの閉鎖から全開へ、および、再び閉鎖への範囲を通じてバルブが動かされる際のバルブの下流の圧力の変化をモニタした。
【００８１】
結果は図９Ａ、９Ｂ、および、９Ｃにグラフで示す。各グラフにおいて、右の最も遠い曲線は圧力の低から高への変化に対するデータを表し、左の曲線は圧力を高から低へ変化させた結果である。曲線間の差はヒステリシスの量を表す。したがって、圧力が作動圧力の各ステップにおいて高低に変化される際、もしヒステリシスがなければ、２つの曲線は正確に重なる。図９Ｃは、本発明のバルブが市販バルブより有意に少ないヒステリシスを示すことを示す。
【実施例３】
【００８２】
この実施例は、化学的および機械的な平坦化基板処理のための不連続な体積の流体の供給を可能にするための流体流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、基板への不連続な体積の研磨流体の供給を可能にするために、本発明の実施形態がいかにして使用できるかを例証する。
【００８３】
化学機械的研磨は光学レンズの製造において有用である。化学機械的平坦化は半導体デバイスの製造において有用である。研磨流体は酸性またはアルカリ性とすることができ、かつシリカまたはアルミナなどの研磨剤を含むことができる。二酸化シリコンを研磨するために有用な流体は水酸化カリウム水溶液中のシリカスラリを含み、金属銅を研磨するために有用な流体は過酸化水素などの酸化剤、ベンゾトリアゾルなどの抑制剤、および、酢酸などの有機酸の水溶液を含む。
【００８４】
本発明の実施形態の入口は、研磨流体を収容する加圧または重力供給容器に接続されている。流量デバイス出口は研磨手段上のノズルに接続されている。研磨手段は回転するパッドまたはベルトにより研磨される基板を有する。基板は、研磨流体の化学作用とともに基板から材料を除去する研磨パッドに接触している。研磨流体はノズルを介して手段上の基板に供給され、ノズルへの研磨流体の流量は流量デバイスおよびその電子回路により制御されている。流量デバイスの電子回路は、手段が基板上への研磨流体の分注のタイミングを制御するのを可能にするために、手段の制御器に接続することができる。手段は、基板への研磨流体の供給のタイミングを制御するために同様に使用することができる研磨終点検出器も含むことができる。流量デバイスの電子回路における信号プロセッサは、研磨流体を収容している加圧容器内の圧力の変化による研磨流体の体積および供給速度の可変性を排除する。蠕動ポンプに比較して、研磨流体の供給は一定の速度で行なわれる。結果は、化学薬品の無駄を最小に抑え、かつ基板のより均一かつ反復可能な研磨をもたらす基板への研磨液の制御された体積および供給速度である。
【実施例４】
【００８５】
この実施例は、不連続な体積の液体前駆物質が気体を形成するために気化器に供給することができるように液体の流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、気化器への液体前駆物質の流量を測定および制御するために本発明の実施形態をどのようにして使用することができるかを例証する。
【００８６】
液体前駆物質は気体を形成するために気化器において加熱される化学物質である。続いて、気体は、気体がさらに分解されるか、または、反応する反応室の加熱された基板に供給される。気体は基板上に金属、半導体、または、誘電体の薄膜を形成するために使用することができ（化学的気相成長処理または原子層化学的気相成長処理）、基板の表面をエッチングするために使用することができ、または、基板を乾燥させるために使用することができる。液体前駆物質は水、２−プロバノール、または、テトラエチルオルト珪酸塩、ＴＥＯＳなどの純水な液体とすることができる。液体前駆物質はテトラヒドロフランなどの溶媒に溶解されたジピバロイルメタンストロンチウム、Ｓｒ（ＤＰＭ）２などの固体を含むこともできる。ヘキサフルオロペンタンジオネート・ビニルトリメチルシラン銅（Ｉ）、（ＶＴＭＳ）Ｃｕ（ｈｆａｃ）などのいくつかの液体前駆物質は温度に敏感であり、いくつかの液体流量計において使用されている熱センサにより分解され得る。液体前駆物質は典型的に約０．１グラム／分から約５０グラム／分の割合で気化器に供給される。薄膜はレンズおよび光ファイバなどの光学デバイスのコーティングにおいて重要である。薄膜および薄膜のエッチングもフラットパネル、マイクロプロセッサ、および、メモリデバイスの製造において重要である。
【００８７】
本発明の流量デバイスの実施形態は、その入口において液体前駆物質の加圧供給源に接続されている。流量デバイスの出口は気化器に接続されている。流量デバイスのためのバルブは気化器の上流または下流とすることができる。気化器の出口は気体により処理される基板を収容している手段の処理室に接続されている。複数の前駆物質を必要とする工程に対しては複数の流量デバイスを使用することができる。流量デバイスの電子回路は手段の制御器に接続することができる。このことは、処理手段が、加圧供給源から流量計を介して加熱された気化器内へと液体の流量を遠隔的に制御することを可能にする。化学的気相成長工程のために有用な気化器の例は、加熱された金属フリット、加熱された金属スクリーン、加熱されたバルブ、および、加熱された配管を含む。
【００８８】
液体前駆物質を収容している容器内の圧力変化は気化器への液体流量の変化をもたらし得る。感熱フローエレメントにおける液体前駆物質の熱分解は気化器への不正確な液体流量をもたらし得る。気化器への貧弱な流量制御は気化器の飽和による液体の不完全な気化をもたらし得る。不完全な気化は液体の液滴に処理室に進入させ、かつ基板上に欠陥を引き起こす。本発明の実施形態を実施した結果は、前駆物質の流量を制御するための感熱フローエレメントの排除、および、上流での圧力変動に関係ない気化器への液体の反復可能かつ制御された流量である。
【実施例５】
【００８９】
この実施例は、無電解メッキのための基板への流体の供給を可能にするために液体の流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、メッキ工程において金属膜を形成するために基板上への一連の化学薬品の分注を可能にするために液体流量を測定および制御するために、本発明の実施形態がどのように使用できるかを例証する。
【００９０】
メッキに対して有用である金属および金属合金の溶液は銀、銅、白金、パラジウム、金、および、錫を含むがこれらに限定されない。メッキ溶液に対して基板を活性化するために触媒がしばしば必要である。これらの触媒はコロイド状パラジウム、炭素、グラファイト、錫−パラジウムのコロイド、および、ポリピロールなどの導電性ポリマーを含む。これらの触媒およびメッキ溶液にいくつかにおける貴金属は高価であり、メッキ工程中の廃棄物はメッキ工程を費用効果のあるものにするために最小に抑える必要がある。これらの溶液のいくつかにおける金属は中毒性を持ち、メッキ工程中の廃棄物は環境への放出ならびに廃棄物の処理および処分の費用を低減するために最小に抑える必要がある。
【００９１】
メッキ工程において使用されている各化学物質について、本発明の実施形態は、その入口において、化学物質の加圧されたポンプ供給の、または、重力供給の供給源に接続されている。本発明の実施形態の出口は、その出口において、各化学物質を基板に供給するためのノズルに接続されている。溶液の温度は、基板への供給に先立ち、熱交換器、冷却器、または、抵抗性加熱器要素を使用して下降または上昇することができる。例えば、金属銅は、第１の流量デバイスを介して基板をコロイド状パラジウムを含む活性体溶液に接触させる工程、第２の流量デバイスを使用して基板を水で洗浄する工程、第３の流量デバイスを介して触媒を施された基板を塩酸活性体溶液に接触させる工程、第４の流量デバイスを介して基板を、第二銅イオンの供給源、ホルムアルデヒドのような還元剤、ＥＤＴＡのような錯化剤、および、水酸化カリウムなどの塩基を含むある体積の銅溶液に接触させる工程による無電解処理により基板上に堆積させることができる。基板は第２の流量デバイスから水で洗浄される。
【００９２】
流量デバイスの電子回路は、各流量デバイスを介して液体流のタイミング、継続時間、および、順序を調整するためにメッキ手段の制御器に接続することができる。結果は、処理中の各工程に対する基板への各化学物質の測定された体積の迅速かつ精密な供給である。化学物質の廃棄物および材料費は、基板に完全な反応を確実にするために十分な化学物質のみを供給することにより最小に抑えられている。化学物質の垂れによる基板の汚染が低減されている。サイクル時間を短縮するためのフローエレメントおよびバルブの迅速な動作のために、処理の全体的なスループットは上昇している。
【実施例６】
【００９３】
この実施例は共形コーティングを形成するための基板への流体の供給を可能にするために液体流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、液体材料を使用した基板の精密なコーティングを可能にするために基板への液体流量を測定および制御するために、本発明の実施形態がどのようにして使用できるかを例証する。
【００９４】
誘電体材料、フォトレジスト、反射防止コーティング、ポリイミド、ヘキサメチルジシラザンなどの接着促進剤、強誘電性材料、および、ゾル−ゲルは、スピンコーティング処理において基板上に液体またはスラリとして一般に堆積される。このような材料は、固定または可動のノズルにより静止または緩慢に回転する基板に供給される。材料が基板に供給された後、基板は、液体材料の薄膜で基板を均一にコーティングするために約１００から５０００ｒｐｍの範囲の高速で回転される。これらの材料の多くは高価であり、コーティング処理におけるそれらの材料の使用量および廃棄物を最小に抑えることが重要である。反復可能なコーティングは、一定量の材料が基板に供給されることを必要とする。
【００９５】
本発明の流量デバイスの実施形態の入口はコーティング流体を収容する加圧または重力で供給する容器に接続されている。流量デバイスの出口はコーティング手段上のノズルに接続されている。コーティング手段は回転チャックに搭載された基板を有する。コーティング流体はノズルを介して手段上の基板に供給され、ノズルへのコーティング流体の流量は流量デバイスおよびそのバルブにより制御される。流量デバイスの電子回路は、手段が基板上へのコーティング流体のタイミングおよび速度を制御することを可能にするために手段の制御器に接続することができる。流量デバイスとの電子的通信により、コーティング手段は、所望のコーティングを達成するためにノズルの位置および基板の回転速度に応じて基板上への流体流量を変化させることができる。流量デバイスの信号プロセッサは、コーティング流体を収容する容器内の圧力変化によるコーティング流体の体積および供給速度の可変性を排除する。結果は、基板への制御された体積のコーティング流体の供給である。この結果は化学物質の廃棄物を最小に抑え、このような基板のより均一かつ反復可能なコーティングをもたらす。
【実施例７】
【００９６】
この実施例は、基板との反応のための基板への流体の供給を可能にするために液体流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、基板上への反応性液体の流量を測定および制御するために、本発明の実施形態がどのようにして使用できるかを例証する。このような反応性液体の例はポジまたはネガのフォトレジスト現像液、フォトレジスト剥離液、フッ酸などの酸、オゾン浄化純水などの酸化剤、または、過酢酸などのエッチング液を含むが、これらに限定されない。
【００９７】
本発明の流量デバイスの実施形態の入口は反応性流体を収容する加圧または重力で供給する容器に接続されている。流量デバイスの出口は手段上のノズルまたは噴射ノズルに接続されている。反応性流体はノズルを介して手段上の基板に供給され、手段上のノズルへの反応性流体の流量は流量デバイスおよびそのバルブにより制御される。流量デバイスの電子回路は、手段が基板上への反応性流体のタイミングおよび速度を制御することを可能にするために手段の制御器に接続することができる。流量デバイスの電子回路は手段の制御器を介して反応終点検出器に接続することができ、それにより、反応終点が近づいた、または、これに到達したとき、反応性流体の流量が低減されるか、または、停止される。エッチング液処理の例は、過酢酸を使用したメッキ済みウェハの辺縁部からの銅の除去である。結果は、本発明の実施形態を使用した基板への制御された体積の反応性流体の供給および処理終点の正確な制御である。
【実施例８】
【００９８】
この実施例は、液体の流量および組成を測定および制御するために化学センサと直列での本発明の実施形態の使用を示す。より詳細には、この実施例は、流体流量および流体組成の制御を可能にするために、本発明の実施形態がどのようにして１つまたは複数の化学センサと組み合わせられるかを例証する。このような制御が望ましい応用例はメッキ槽、ＲＣＡ洗浄槽、オゾン浄化水槽、および、フッ酸槽を含むが、これらに限定されない。本発明の実施形態とこのようなセンサを組み合わせている他の応用例は化学物質槽の純度の維持である。例えば、粒子、有機物、または、金属イオンなどの再循環槽における汚染物質の沈着は、槽が定期的に汚染された流体を一掃され、かつ等しい体積の汚染されていない流体で置き換えられることを必要とする。代案として、槽は、汚染物質を除去するために純化器または粒子フィルタへ向けて切り換えることができる一方、汚染が除去されるまで現在の処理および製品を保護するために一定の流量を維持する。
【００９９】
純水中に溶存するオゾンは様々な物質の表面からの有機物の除去に対して使用されている。オゾン発生器出力気体濃度および水の流量の変動は溶存オゾン濃度の変化につながる。このような溶存オゾン濃度の変化は、オゾン浄化水で基板表面を酸化するために必要な時間の変化につながり、一貫しない処理結果および掃引時間をもたらす。
【０１００】
オーバーフロー洗浄槽における溶存オゾンの濃度を維持するために、本発明の実施形態は、その入口において純水の供給源に接続され、かつその出口において気体接触器に接続されている。気体接触器は気体を液体中に溶解させることができる物質移動デバイスである。このようなデバイスおよびそれらの動作の説明の例は、Ｗ．  Ｌ．  Ｇｏｒｅ、Ｅｌｋｔｏｎ、ＭＤ、および、マサチューセッツ州ＢｅｄｆｏｒｄのＭｙｋｒｏｌｉｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。オゾン発生器からのオゾンガスは気体接触器のシェル側に供給され、シェル側では、オゾンガスが気体接触器の配管を介して流れる純水中に溶解する。水中に溶存するオゾンの濃度は、気体接触器の流体出口に接続されたマサチューセッツ州ＮｅｅｄｈａｍのＩＮ  ＵＳＡから入手可能な溶存オゾン濃度モニタにより測定される。溶存オゾン濃度モニタからの出力信号は本発明の流量デバイスの電子回路への入力信号として使用される。本発明の電子回路は、溶存オゾンの濃度を所定の濃度範囲内に維持するために、所定の限度内で気体接触器を介して水の流量を変化させる。例えば、もしオゾン発生器からのオゾンガス出力の濃度が低下すれば、気体接触器を介した水の流量は、溶存オゾン濃度を維持するために流量デバイスにより低減することができる。
【０１０１】
代案として、本発明の流量デバイスの電子回路は、好適な手段によりオゾン発生器の気体流量またはパワーレベルを変化するために使用することができる一方、流量デバイスの上流の水圧に関係なく、気体接触器を介した固定された水の流量を維持する。例えば、もし溶存オゾンの濃度が所定の閾値を超える一方、水の流量が一定であれば、発生器に対するパワーは溶存オゾンの濃度をその適切なレベルに低減し戻すために、低減することができる。
【０１０２】
結果は、本発明の実施形態による基板への一定の組成の化学混合物の制御された調合および供給である。
【実施例９】
【０１０３】
この実施例は、有機液体の供給制御低体積流量を可能にするために液体流量を測定および制御するための本発明の実施形態の使用を示す。
内径１４．７ｍｍ（０．０５８インチ）を有し、１４回曲がっている長さ１０１．６ｃｍ（４０インチ）のＰＦＡ配管が圧力降下要素として使用された。入口流体である２−プロパノールは、温度が約２３℃であり、約１，３９５ｇ／ｃｍ２（２０ポンド）に加圧された供給源容器からのものであった。制御器設定点（ＳＯ）により決定された２−プロパノールの流量およびバルブのタイミングは外部のコンピュータにより制御された。本発明の実施形態により供給された２−プロパノールの質量はＯｈａｕｓ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｌｕｓ  Ｂａｌａｎｃｅ上で測定され、質量はＢａｌａｎｃｅのＲＳ２３２ポートを使用して第２のコンピュータに時間に応じて記録された。２−プロパノールの質量対時間のプロットは図１１に示す。同じく図１１に示すのは、分注区画の各々のための最適応線であり、各区画に対する最適応線の傾きは秒当たりのグラム数で表された２−プロパノールの流量である。結果は０．００８３ｇ／秒（０．１６ｇ／分）から約０．４９ｇ／秒（９．６ｇ／分）の範囲の流量で液体を供給できる流量システムを示す。このような流量システムは化学的気相成長処理に対して好適な流量で液体を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態によるモータを使用しないポンプまたは分注のモジュールの空気式および流体式の制御部分を含む筐体の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による補助入力モジュールの分解組立図である。
【図４】本発明の実施形態による差分増幅器回路の模式図である。
【図５】本発明の実施形態によるバルブ利得のグラフである。
【図６】本発明の実施形態による制御システムの流れ図である。
【図７】本発明の実施形態による圧力変換器筐体の分解図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態による比例バルブの端面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの線Ｂ−Ｂに沿って取られた断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａの線Ｃ−Ｃに沿って取られた断面図である。
【図８Ｄ】図８Ａの線Ｄ−Ｄに沿って取られた断面図である。
【図８Ｅ】本発明の実施形態による図８Ａの比例バルブの分解図である。
【図９Ａ】従来のＦｕｒｏｎバルブのヒステリシスのグラフである。
【図９Ｂ】従来のＳＭＣバルブのヒステリシスのグラフである。
【図９Ｃ】図８Ａから８Ｅのバルブのヒステリシスのグラフである。
【図１０】５つの異なる粘度に対する圧力降下対流量のグラフである。
【図１１】実施例９による時間に対する２−プロパノールの流量の質量のグラフである。
【図１２】本発明によるバルブの代案実施形態の分解図である。
【図１３】図１２の一体化バルブおよびセンサ筐体の斜視図である。
【図１４Ａ】図１２のバルブの流体入口側の断面の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１２のバルブの流体出口側の断面の斜視図である。
【図１５】図１２のバルブの積み重ねバルブ部の斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態による単一のセンサ筐体を備えたバルブの斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態によるセンサ筐体のないバルブの斜視図である。
【図１８】本発明の実施形態による単一のセンサ筐体の斜視図である。
【図１９】本発明の実施形態による二連センサ筐体の斜視図である。
【図２０】本発明の実施形態による流量制御器およびオン／オフバルブ組立体の斜視図である。
【図２１】本発明の実施形態による感知デバイスの斜視図である。
【図２２】本発明の実施形態による流量制御器および流量計組立体の斜視図である。
【図２３Ａ】本発明の実施形態による下流圧力差分構成におけるバルブの断面の斜視図である。
【図２３Ｂ】本発明の実施形態による上流圧力差分構成におけるバルブの断面の斜視図である。
【図２４Ａ】本発明の他の実施形態によるバルブの斜視図である。
【図２４Ｂ】本発明の他の実施形態によるバルブの斜視図である。
【図２５Ａ】本発明のさらなる実施形態によるバルブの断面図である。
【図２５Ｂ】本発明のさらなる実施形態によるバルブの断面図である。
【図２６】本発明のさらに他の実施形態によるバルブの断面図である。
【図２７Ａ】本発明の流体制御バルブに類似の市販のバルブの断面図である。
【図２７Ｂ】本発明の流体制御バルブに類似の市販のバルブの断面図である。
【図２７Ｃ】本発明の流体制御バルブに類似の市販のバルブの断面図である。
【図２７Ｄ】本発明の実施形態の断面図である。
【図２８Ａ】本発明の他の実施形態による閉鎖された位置におけるバルブの断面図である。
【図２８Ｂ】本発明の他の実施形態による部分的に開放された位置におけるバルブの断面図である。
【図２９】本発明の実施形態による停止補助機能のタイミング／制御ダイヤグラム図である。
【図３０】本発明の１つの実施形態によるバルブ駆動信号を発生できる制御器のブロック図表示である。
【図３１】制御器の制御論理回路の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図３２】圧力制御回路の１つの実施形態を示すブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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