(57)【要約】  マスフロー調整器のフロー検証および検証のシステムおよび方法が開示される。マスフロー調整器は特定のフローに対して命令され、フロー測定が開始する。間隔の間に、第１の容積内にガスが蓄積され、この容積内で測定が行われる。間隔の間に行われる多様な測定はそこで、フロー速度を計算するのに用いられるであろう。次にフロー速度は、マスフロー調整器の設定点に対する正確さを決定するのに用いられるであろう。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
第２の間隔の間に第２の容積に関連する第２のデータを集めることと、
前記第１の容積を決定することと、
フローを計算することと、
を含む、
フロー調整器を通じてフローを測定する方法。
【請求項２】
前記第１の容積を決定することは、前記第１の容積を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の容積は、前記第１のデータおよび前記第２のデータに基づいて計算される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のデータは前記第１の間隔にわたる圧力における変化を含み、前記第２のデータは前記第２の間隔にわたる圧力における変化を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第２のデータを集めることは、第１のデータを集める前に行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１のデータを集めることは、第２のデータを集める前に行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の容積を決定することは、入力を受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のデータは前記第１の間隔にわたる圧力における変化を含み、前記第２のデータは前記第２の間隔にわたる圧力における変化を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第２のデータを集めることは、第１のデータを集める前に行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１のデータを集めることは、第２のデータを集める前に行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
前記第１のデータに基づいてフローを計算することと、
を含み、
前記第１の容積は前もって決定されたか、入力として受信される、
フロー調整器を通じてフローを測定する方法。
【請求項１２】
第１の間隔の間に前記第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
第２の間隔の間に前記第２の容積に関連する第２のデータを集めることと、
前記第１および第２のデータに基づいて前記第１の容積を計算することと、によって
前記第１の容積は前もって決定された、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
前記第１のデータに基づいてフローを計算することと、
を含み
第２の容積は前もって決定されたか、入力として受信される、
マスフロー調整器を通じてフローを測定する方法。
【請求項１４】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
第２の間隔の間に第２の容積に関連する第２のデータを集めることと、
前記第１または第２のデータに基づいて前記第２の容積を計算することと、によって
前記第２の容積は前もって決定される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
システムがフロー調整器の下流でフロー調整器に連結され、前記システムは、
チャンバと、
前記チャンバの上流で前記チャンバに連結される第１のバルブと、
前記チャンバの下流で前記チャンバに連結される第２のバルブと、
前記第１のバルブの上流で前記チャンバに連結される圧力センサと、
を含む、
フロー調整器を通じてフローを測定するシステム。
【請求項１６】
前記システムが、
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めるよう、
第２の間隔の間に第２の容積に関連する第１のデータを集めるよう、
機能する、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１の容積が、前記第１のバルブと前記フロー調整器との間の容積に対応し、前記第２の容積が、前記第１の容積と前記チャンバの容積に対応する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１のデータが、前記第１の間隔にわたる圧力における変更を含み、前記第２のデータが前記第２の間隔にわたる圧力における変更を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
第２のデータを集めることは、第１のデータを集める前に行われる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１のデータを集めることは、第２のデータを集める前に行われる、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムは、
前記第１の容積を決定するよう、
前記フローを計算するよう、
さらに機能する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムは、前記第１および第２のデータに基づいた計算によって、前記第１の容積を決定する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムは、入力を受信することによって前記第１の容積を決定する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、
第１のフローを計算することと、
誤差曲線に基づいて前記第１のフローを調整することと、
を含む、
マスフロー調整器を通じてフローを測定する方法。
【請求項２５】
前記誤差曲線を決定することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記誤差曲線を決定することは、導きだされた誤差曲線を、一連の決定された誤差点を含む一連の誤差点に適合することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
決定された誤差点のそれぞれは、
第１の設定点における第２の間隔の間に前記第１の容積に関連する第２のデータを集めることと、ここでチョークオリフィスは開いた位置にあり、
前記第２のデータに基づいて第２のフローを計算することと、
前記第１の設定点における第３の間隔の間に前記第１の容積に関連する第３のデータを集めることと、ここで前記チョークオリフィスはチョーク位置にあり、
前記第３のデータに基づいて第３のフローを計算することと、
前記第２のフローを前記第３のフローと比較することと、
によって決定される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記チョークオリフィスは、チョーク位置で圧力勾配を作成するよう機能し、前記チョークオリフィスの上流の圧力は、前記チョークオリフィスの下流の圧力のおよそ２倍である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記チョークオリフィスは、前記第１の設定点が少なくとも５００ｓｃｃｍである時に前記圧力勾配を作成するよう機能する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記一連の決定された誤差点のそれぞれが、前記第１の設定点が少なくとも５００ｓｃｃｍである場合に誤差を示す、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記一連の誤差点は一連の観察された誤差点を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
観察された誤差点のそれぞれは、
第２の設定点における第４の間隔の間に前記第１の容積に関連する第４のデータを集めることと、
前記第４のデータに基づいて第４のフローを計算することと、
によって決定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記一連の観察された誤差点のそれぞれは、前記第２の設定点が２００ｓｃｃｍ以下である場合に誤差を示す、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記誤差曲線を決定することは、ガスの種類に基づいて前記誤差曲線を調整することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
システムがマスフロー調整器の下流で前記マスフロー調整器に連結され、前記システムは、
チャンバと、
前記チャンバの上流で前記チャンバに連結された第１のバルブと、
前記チャンバの下流で前記チャンバに連結された圧力センサと、
前記圧力センサの上流で前記チャンバに連結されたチョークオリフィスと、
を含む、
マスフロー調整器を通じてフローを測定するシステム。
【請求項３６】
前記システムは、
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めるよう、
第１のフローを計算するよう、
機能する、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記チョークオリフィスは、前記チョークオリフィスの上流の圧力が前記チョークオリフィスの下流の圧力のおよそ２倍である場合に圧力勾配を作成するよう機能する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記第１のフローを計算することは、誤差曲線に基づいて前記第１のフローを調整することをさらに含む、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記システムは、前記誤差曲線を決定するようにさらに機能する、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記誤差曲線を決定することは、導きだされた誤差曲線を、一連の決定された誤差点を含む一連の誤差点に適合することを含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記システムは、
第１の設定点における第２の間隔の間に前記第１の容積に関連する第２のデータを集めることと、ここで前記チョークオリフィスは開いた位置にあり、
前記第２のデータに基づいて第２のフローを計算することと、
前記第１の設定点における第３の間隔の間に前記第１の容積に関連する第３のデータを集めることと、ここで前記チョークオリフィスはチョーク位置にあり、
前記第３のデータに基づいて第３のフローを計算することと、
前記第２のフローを前記第３のフローと比較することと、
によってそれぞれの決定された誤差点を決定するよう機能する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記第１の設定点が少なくとも５００ｓｃｃｍである場合に、前記一連の決定された誤差点のそれぞれは誤差を示す、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記一連の誤差点は一連の観察された誤差点を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記システムは、
第２の設定点における第４の間隔の間に前記第１の容積に関連する第４のデータを集めることと、
前記第４のデータに基づいて第４のフローを計算することと、
によって、それぞれの観察された誤差点を決定するよう機能する、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記一連の観察された誤差点のそれぞれは、前記第２の設定点が２００ｓｃｃｍ以下である場合に誤差を示す、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記誤差曲線を決定することは、ガスの種類に基づいて前記誤差曲線を調整することをさらに含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第１のデータが、前記チョーク位置にある前記チョークオリフィスを用いて集められる、請求項３７に記載のシステム。
【請求項４８】
前記チョークオリフィスが、前記第１のフローが５００ｓｃｃｍを上回る場合に圧力勾配を作成するよう機能する３方向バルブである、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めることと、ここで、前記第１のデータはチョーク位置にあるチョークオリフィスを用いて集められ、前記チョークオリフィスは、前記チョークオリフィスの上流の圧力が前記チョークオリフィスの下流の圧力のおよそ２倍である場合に前記チョーク位置において圧力勾配を作成するよう機能し、
第１のフローを計算することと、
を含む、マスフロー調整器を通じてフローを測定する方法。
【請求項５０】
前記チョークオリフィスは、前記第１のフローが５００ｓｃｃｍを上回る場合に前記圧力勾配を作成するよう機能する３方向バルブである、請求項４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願および特許
本出願は、Ｓｔｕａｒｔ  Ａ．  Ｔｉｓｏｎ、Ｓａｎｄｅｅｐ  Ｓｕｋｕｍａｒａｎ、Ｊａｍｅｓ  Ｂａｒｋｅｒによって２００４年７月９日に提出された米国特許出願第１０／８８７，５９１号「フロー測定およびマスフロー調整器の検証のための方法およびシステム」、およびＳｔｕａｒｔ  Ａ．  Ｔｉｓｏｎ、Ｓａｎｄｅｅｐ  Ｓｕｋｕｍａｒａｎ、Ｊａｍｅｓ  Ｂａｒｋｅｒによって２００４年９月２１日に提出された米国特許出願第１０／９４６，０３１号「フロー測定およびマスフロー調整器の検証のための方法およびシステム」に対し、優先権を主張する。
【０００２】
発明の属する技術分野
本発明は一般的に、マスフロー調整器の性能を検証する方法およびシステム、より具体的には、上昇フロー基準速度を用いてマスフロー調整器の性能を検証する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
現代の製造プロセスは時として、特定の製造段階の間に、化学元素の正確な理論混合比を必要とする。これらの正確な比率を得るべく、異なる処理ガスが、ある製造段階の間、処理チャンバに供給されるであろう。ガスパネルが、これらの処理ガスを、１以上のチャンバもしくは反応炉を有する処理ツールに供給するために用いられるであろう。ガスパネルは、処理ガスを処理ツールに供給する専用の１以上のガスパレットを含む筐体である。ガスパネルは同様に、一群のガスパレットから構成されており、ガスパレット自身は一群のガススティックから構成されている。
【０００４】
ガススティックアセンブリは、インレットフィッティング、手動遮断バルブ、バイナリ制御空気遮断バルブ、ガスフィルタ、圧力調整器、圧力変換器、インライン圧力表示部、マスフロー調整器、アウトレットフィッティングなどの、いくつかの不連続の構成要素を含むであろう。これらの構成要素のそれぞれは、共通の流路もしくは１つの特定の処理ガスに専用の経路に直列に連結される。多岐管およびバルブマトリックスは、それぞれのガススティックの出口を処理チャンバに導く。
【０００５】
ある理論混合比を得るべく、処理ツール調整器は、設定点をマスフロー調整器にアサートし、あるガススティックに結びつくバルブマトリックスを配列する。示されたフロー値は、それぞれのガススティックのマスフロー調整器によって出力され、処理ツール調整器によって監視される。
【０００６】
マスフロー調整器（ＭＦＣ）は、フローセンサと配分制御バルブを制御システムに結合させることにより構築される。フローセンサは、アナログデジタル変換器によって制御システムに連結される。制御バルブは電流制御ソレノイドバルブ駆動回路によって駆動される。マスフロー測定システムは、制御バルブの上流に位置する。制御システムは、制御バルブ入力および示されたフロー出力をリフレッシュする一方、設定点入力およびフローセンサ出力を監視する。組み込まれた制御システムによって実行される閉ループ制御アルゴリズムは、設定点入力と示されるフロー出力との間のリアルタイムの差もしくは誤差が、最小のオーバーシュートでできるだけ早く、またできるだけ小さな制御時間で、０に近づくように、配分制御バルブおよびアウトプットフィッティングを通じてインレットフィッティングにおいて供給される処理ガスのマスフローを調整するよう機能する。
【０００７】
ある電子部品を製造するのに、５００を超える種類のガスが用いられ、それぞれのマスフロー調整器の操作は重大である。一般的に、これらのマスフロー調整器は、処理チャンバそのものを用いて検証される。図１は、処理チャンバ１３０がフロー検証ツールとして用いられる、このような先行技術のシステムの１つを描写する。マスフロー調整器１２０を検証するべく、設定点信号がマスフロー調整器１２０に入力され、これは続いてガスを処理チャンバ１３０に流し始める。処理チャンバ１３０の容積が既知であるため、上昇率として既知である１次フロー測定技術が用いられてその容積へのフローを測定するであろう。この方法は、質量保存の法則およびガス状態の数式を用いて、不変の容積における圧力とこの容積へのフロー（マスフロー）との間の関連を導きだす。数式は、
【０００８】
【数１】
2008506116.tif 000003
【０００９】
と与えられ、式中、ΔＰは、間隔Δｔにわたる圧力における変化であり、Ｒは一般ガス定数であり、Ｔはガスの絶対温度であり、Ｖは測定チャンバの容積である。数式１は、状態の数式として理想ガス数式を用いる。同様の数式がその他の状態の数式についても導きだされることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
残念ながら、およそ２０から６０リットルである一般的な処理チャンバ１３０の容積は、小さなフローの測定を、並外れて時間のかかるものとする。さらに、処理チャンバ１３０はその容積にわたって大きな温度勾配を示し、処理チャンバ１３０へのマスフローの測定と計算の両方を歪めるであろう。
【００１１】
図２は、２０から６０リットルの一般的な処理チャンバ１３０を用いて、いくつかの典型的なフロー速度についての圧力における所与の変化を得るのに必要とされる時間を示す。他の多くの制約により、０．１トールの最小の圧力が測定を開始するのに必要とされ、０．３トールの最小の累積圧力が測定を行うのに必要とされる。結果として、２ｓｃｃｍの単一のフロー点の検証を行うのに、フローは最大５分を必要とし、マスフロー調整器の検証には３０分かかるであろう。この長期にわたる検証サイクルはツールの可用性を減少させ、ユーザのコストを増加させる。
【００１２】
測定の遅さに加え、測定の正確さは一般的に測定値の＋／−５％ほどである。主要な寄与誤差は、温度における誤差、チャンバ容積における誤差、行方不明のガス（吸収もしくは脱着）である。
【００１３】
マスフロー調整器１２０を検証するその他の方法は、処理チャンバ１３０と並行して２次容積を用い、フローを測定するであろう。しかしこれらの方法は、マスフロー調整器１２０の過渡（非定常状態）性能の測定を可能にせず、マスフロー調整器１２０の上流の容積を決定するのに必要とされる多くのステップは、この技術を既存のシステムに統合することを困難にし、検証に必要な既に長い時間を増加させるであろう。
【００１４】
したがって、測定の不正確さを減少させて検証処理の正確さを改善すると同時に、動的パフォーマンスをすばやく測定し、マスフロー調整器を検証できるマスフロー調整器を検
証するシステムおよび方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
発明の要旨
フロー検証およびマスフロー調整器の検証のシステムおよび方法が開示される。これらのシステムおよび方法は、マスフロー調整器の動的パフォーマンスを測定することができ、フロー検証および測定を１ステップで行うであろう。
【００１６】
１実施形態によると、測定のシーケンスの間に全体容量を正確に決定し、誤ったフロー状態を最小化し、圧力過渡への感度を縮小するべく、２つの容積が連動して用いられるであろう。マスフロー調整器は測定システムに連結されるであろう。マスフロー調整器は特定のフローへ命令され、システムはフロー測定を始めるであろう。ガスがマスフロー調整器と測定システムとの間の容積に蓄積され、この容積内で圧力が測定される。ガスはそこで、既知の容積に流れ、圧力が測定されるであろう。２つの間隔の間に行われる多様な測定はそこで、マスフロー調整器と測定システムとフロー速度の間の容積を計算するのに用いられるであろう。フロー速度は同様に、設定点に対するマスフロー調整器の正確さを決定するのに用いられるであろう。
【００１７】
１実施形態において、第１の間隔が集められる間に第１の容積に関連する第１のデータが集められ、第２の間隔の間に第２の容積に関連する第２のデータが集められ、第１の容積が決定され、フローが計算される。
【００１８】
他の実施形態において、第１の容積は、第１のデータと第２のデータに基づいて第１の容積を計算することを含む。
【００１９】
さらに他の実施形態において、第１のデータは、第１の間隔にわたる圧力における変更を含み、第２のデータは第２の間隔にわたる圧力における変更を含む。
【００２０】
さらに他の実施形態において、第１の容積は入力を受信することによって決定される。
他の実施形態において、マスフロー調整器を通じてフローを測定するシステムは、マスフロー調整器の下流のマスフロー調整器に連結され、システムは、チャンバ、チャンバの上流でチャンバに連結された第１のバルブ、チャンバの下流でチャンバに連結された第２のバルブ、第１のバルブの上流でチャンバに連結された圧力センサを含む。
【００２１】
さらに他の実施形態において、システムは、第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めるよう、第２の間隔の間に第２の容積に関連する第２のデータを集めるよう、機能する。
【００２２】
いくつかの実施形態において、第２のデータは、第１のデータが集められる前に集められる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、第１のデータは、第２のデータが集められる前に集められる。
【００２４】
さらに他の実施形態によると、チョークオリフィスが容積と連動して用いられ、チョークオリフィスの上流の容積の配置もしくは圧力に関係なく、フロー速度を正確に決定するであろう。さらに、チョークオリフィスを用いて決定された誤差点を用いて、誤差曲線が導きだされ、適合されるであろう。続いて、チョークオリフィスを用いることなくフローが計算され、導きだされて適合された誤差曲線に基づいて調整されるであろう。マスフロー調整器が測定システムに連結されるであろう。マスフロー調整器が、特定のフローに命
令され、システムはフロー測定を始めるであろう。この間隔の間に行われる多様な測定はそこで、フロー速度を計算するために用いられるであろう。フロー速度は同様に、設定点に対するマスフロー調整器の正確さを決定するのに用いられるであろう。
【００２５】
１実施形態において、第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータが集められ、第１のフローはそこで、誤差曲線に基づいて計算され、調整される。
【００２６】
他の実施形態において、誤差曲線は、導きだされた誤差曲線を一連の決定された誤差点を含む一連の誤差点に適合することにより決定され、決定された誤差点のそれぞれは、
第１の設定点における第２の間隔の間に第１の容積に関連する第２のデータを集めること、チョークオリフィスが開いた位置にある；第２のデータに基づいて第２のフローを計算することと；第１の設定点における第３の間隔の間に第１の容積に関連する第３のデータを集めること、チョークオリフィスがチョーク位置にある；第３のデータに基づいて第３のフローを計算することと；第２のフローを第３のフローと比較することと、
により決定される。
【００２７】
他の実施形態において、チョークオリフィスは、チョークオリフィスの上流の圧力がチョークオリフィスの下流の圧力のおよそ２倍である場合に、チョーク位置で圧力勾配を作成するよう機能する。
【００２８】
さらに他の実施形態において、チョークオリフィスは、第１の設定点が少なくとも５００ｓｃｃｍである時に圧力勾配を作成するよう機能する。
【００２９】
さらに他の実施形態において、一連の決定された誤差点のそれぞれは、第１の設定点が少なくとも５００ｓｃｃｍである場合に誤差を示す。
【００３０】
１以上の実施形態において、一連の誤差点は一連の観察された誤差点を含み、観察された誤差点のそれぞれは：第２の設定点における第４の間隔の間に第１の容積に関連する第４のデータを集めることと、第４のデータに基づいて第４のフローを計算することによって決定される。
【００３１】
さらにその他の実施形態において、誤差曲線はある種のガスに基づいて調整される。
１実施形態において、システムは、マスフロー調整器の下流でマスフロー調整器に連結され、システムは、チャンバ、チャンバの上流でチャンバに連結された第１のバルブ、チャンバの下流でチャンバに連結された圧力センサ、圧力センサの上流でチャンバに連結されたチョークオリフィスを含む。
【００３２】
特定の実施形態において、システムは、第１の間隔の間に第１の容積に関連する第１のデータを集めるよう、第１のフローを計算するよう、機能する。
【００３３】
これらの、そしてその他の本発明の態様は、以下に続く説明および添付の図面と連動して考慮されるとよりよく認識され、理解されるであろう。以下の説明は、本発明の多様な実施形態およびその数多くの特定の詳細を示すが、限定の目的ではなく例示の目的で与えられる。多くの代替、修正、追加、もしくは再配置が、本発明の範囲内でなされ、本発明はこのような全ての代替、修正、追加、もしくは再配置を含む。
【００３４】
添付され、この明細書の一部を構成する図面は、本発明のある態様を描写するために含まれる。本発明および本発明を備えるシステムの構成要素と操作のより明確な印象は、同じ参照番号が同じ構成要素を指すところの図面に図解される、典型的な、したがって非限定的な実施形態を参照することにより、より容易に明白になるであろう。図面に図解され
る特徴は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことに留意のこと。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
好適な実施形態の説明
本出願は、２００２年２月５日に公開されたＴｉｎｓｌｅｙらの米国特許第６，３４３，６１７号「デジタルマスフロー調整器の操作のシステムおよび方法」；２００３年１１月４日に公開されたＴｉｎｓｌｅｙらの米国特許第６，６４０，８２２号「デジタルマスフロー調整器の操作のシステムおよび方法」；２００４年１月２７日に公開されたＴｉｎｓｌｅｙらの米国特許第６，６８１，７８７号「デジタルマスフロー調整器の操作のシステムおよび方法」；２００２年５月１４日に公開されたＶｙｅｒｓの米国特許第６，３８９，３６４号「デジタルマスフロー調整器のシステムおよび方法」；２００４年３月３０日に公開されたＶｙｅｒｓの米国特許第６，７１４，８７８号「デジタルマスフロー調整器のシステムおよび方法」；２００２年９月３日に公開されたＶｙｅｒｓの米国特許第６，４４５，９８０号「可変利得比例積分（ＰＩ）調整器のシステムおよび方法」；２００２年９月１０日に公開されたＴａｒｉｑらの米国特許第６，４４９，５７１号「センサ応答線形化のためのシステムおよび方法」；２００３年６月１０日に公開されたＬａｒｓｅｎらの米国特許第６，５７５，０２７号「マスフローセンサインターフェース回路」；１９９９年５月１１日に公開されたＭｕｄｄらの米国特許第５，９０１，７４１号「フロー調整器、フロー調整器の部品、および関連する方法」；１９９８年１２月２２日に公開されたＭｕｄｄの米国特許第５，８５０，８５０号「フロー調整器、フロー調整器の部品、および関連する方法」；１９９８年６月１６日に公開されたＭｕｄｄの米国特許第５，７６５，２８３号「フロー調整器を作成する方法」に関連する。この段落に引用される全ての特許および出願は、参照することによりここにその全体が援用される。
【００３６】
本発明およびその多様な特徴と有利な詳細は、添付の図面に説明され、以下の説明に詳述される、限定されない実施形態を参照して、より十分に説明される。既知の出発物質、処理技術、構成要素および設備の説明は、詳細な本発明を不要にあいまいにしないように省かれる。しかし、詳細な説明および特定の実施例が本発明の好適な実施形態を示すが、これは限定の目的ではなく、説明の目的でのみ提供されることが理解されるべきである。明細書を読むことで、添付の請求の範囲から逸脱しない多様な代替、修正、追加、再配置が、当業者に取ってこの開示から明らかとなるであろう。
【００３７】
ここで、フローの検証のための、およびマスフロー調整器の動的パフォーマンスを測定することが可能なマスフロー調整器を検証するための、システムおよび方法に、注意が向けられる。これらのシステムおよび方法の実施形態は、フロー調整器の定常状態の振る舞いに加えて、フロー調整器の過渡フローの振る舞いをとらえることを可能にし、少なくとも５０ｍｓの更新速度でフローを計算するよう機能することができるであろう。そのようなものとして、測定システムおよび方法が、マスフロー調整器オーバーシュート、整定時間、応答時間、言及された変数の再現性を測定することができ、動的フローの状況下で容積の量的な測定をするものであり、１次容積較正として用いられることができる。
【００３８】
１実施形態によると、２つの容積が連動して用いられ、測定シーケンスの間に全体の容積を正確に決定し、誤ったフロー条件を最小に抑え、圧力過渡への感度を減少させるであろう。マスフロー調整器は測定システムに連結されるであろう。マスフロー調整器は特定のフローへ命令され、システムはフロー測定を始めるであろう。マスフロー調整器と測定システムとの間の容積にガスが蓄積され、この容積内の圧力が測定される。ガスはそこで既知の容積内に流入し、圧力が測定されるであろう。２つの間隔の間に行われる多様な測定がそこで、マスフロー調整器と測定システムとの間の容積とフロー速度とを計算するのに用いられ、次いでフロー速度は、設定点と比較してマスフロー調整器の正確さを決定するのに用いられるであろう。同様に、これらのシステムおよび方法はまた、マスフロー調
整器内のバルブを通じた漏れを試験することを可能とするであろう。０であるフロー速度の信号をマスフロー調整器に送ることで、圧力における検知された変化が、これらのバルブを通じた漏れに帰するであろう。
【００３９】
これらのシステムおよび方法は、上昇率技術を用いて、マスフロー調整器の性能を測定し、ガス状態数式および質量保存の原理を結合して、数式１と同様の数式を導きだし、マスフローは
【００４０】
【数２】
2008506116.tif 000004
【００４１】
によって決定される。
式中、ΔＰは間隔Δｔにわたる圧力における変化、Ｒは一般ガス定数、Ｔはガスの絶対温度、Ｚはガス圧縮率係数、Ｖは測定チャンバの容積である。ガス圧縮率係数Ｚは一般的に、軽いガスの結束に等しく、ＷＦ６などの重い分子の結束よりも著しく少なくてよい。圧縮率係数を用いることは、理想的でない圧縮性のガスのフロー測定の正確さを改善するであろう。
【００４２】
ここで図３を参照すると、処理チャンバと並列にガスのフローに組み込まれ、本発明のシステムおよび方法を実施する、ハードウェア配置の例示的な実施形態が描かれる。上昇率システム（ＲＯＲ）３００が用いられて、設定点に対するマスフロー調整器１２０の正確さを測定されるであろう。上昇率システム３００は、ガススティック３０２を介して、処理チャンバ１３０へのガスフローに組み込まれるであろう。特定の１実施形態において、バルブ３５０、３７０はマスフロー調整器１２０の下流で、処理チャンバ１３０の上流にある。ＲＯＲ３００はバルブ３３０と３１０の間にチャンバ３０５を、バルブ３１０の下流に圧力センサ３２０を含むであろう。圧力センサは、当技術分野において既知のタイプであり、０．１トールから１０００トールの圧力を測定できるであろう。処理チャンバ１３０についての１０リットルから６０リットルの一般的な容積と比較して、チャンバ３０５は一般的に１０ｃｃから１リットルまでのうちの任意の容積を有する。
【００４３】
ＲＯＲ３００は、マスフロー調整器１２０とバルブ３５０の下流で、バルブ３７０と処理チャンバ１３０の上流のガスフローに連結されるであろう。バルブ３５０、３７０および３１０の間の結合の物理的な容積は、容積３６０によって表される。ガススティック３０２が特定のガスを運搬するのに用いられる場合、ニッケルやタングステンなどのその他の材料が用いられるであろうが、多くの場合、ＲＯＲ３００は、０、２５インチから０．５インチの直径を有する３１６Ｌステンレス鋼管を用いてガススティックに連結される。ガス供給１１０から、通過するガス容積を設定点に応じて調整するマスフロー調整器１２０へ流れるガスは、通常、１分あたり０．１ｓｃｃｍから１００リットルの間である。バルブ３１０、３５０が開いておりバルブ３０７が閉じていれば、ガスはマスフロー調整器１２０からチャンバ３０５へ流れるが、バルブ３５０、３７０が開いておりバルブ３１０が閉じていれば、ガスはマスフロー調整器１２０から処理チャンバ１３０へ流れる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、ＲＯＲ３００を用いたフロー測定を可能とするために、バルブ３７０は処理チャンバ１３０に対して閉じられ、バルブ３５０はマスフロー調整器１２０に対して開かれ、ＲＯＲ３００内のバルブ３１０は閉じられる。マスフロー調整器１２０は特定のフローに対して命令され、ＲＯＲシステム３００はフロー測定を始める。
ガスは、バルブ３５０、３７０、およびＲＯＲシステム３００内のバルブ３１０の間の容積３６０に蓄積される。ＲＯＲ３００内の圧力センサ３２０はバルブ３１０の上流にあり、この配置が容積３６０内の圧力の測定を可能にする。時間の関数としての圧力変化は、後にフロー測定の適格性のために用いられるために測定されることができる。Δｔ１の時バルブ３３０は閉じられ、バルブ３１０は開かれて、ガスが既知の容積であるＲＯＲ３００のチャンバ３０５へ流れることを可能にする、圧力は時間の関数として、ＲＯＲ３００の圧力センサ３２０を用いて監視され続けられる。
【００４５】
時間の関数としての圧力変化の一般的な構想は、図４に示される。この図において、描写される初期圧力変化は、サンプル容積３６０において起こるものであり、圧力変化および時間間隔は、それぞれΔＰ１とΔｔ１である。およそ１０秒から始まる第２のスロープは、バルブ３１０が開き、バルブ３３０が閉じた時である。その場合、蓄積する容積は容積３６０とチャンバ３０５の既知の容積との結合である。時間による圧力変化は、時間間隔Δｔ２を越えるΔＰ２である。容積３６０はそこで、以下の数式を用いて計算されるであろう。
【００４６】
【数３】
2008506116.tif 000005
【００４７】
数式３はそこで、数式２とともに用いられ、フローを決定するであろう。決定されたフローはそこで、マスフロー調整器の設定点と比較され、マスフロー調整器１２０の正確さを決定するであろう。
【００４８】
ここで図５を参照すると、フロー特性を測定し、マスフロー調整器の正確さを検証する方法の１実施形態のためのフローチャートが描写される。この特定の方法は、大きなフロー（２００ｓｃｃｍより大きな）を測定する時に有利であり、フローの初期過渡測定の間に大きな容積が用いられるにつれ、測定の不確実さを減少させる。
【００４９】
特定の１実施形態において、バルブ３７０は、制御システムによって閉じられてよく、マスフロー調整器の試験もしくは検証が行われることを示す。試験を開始するには、バルブ３１０、３３０が開かれ、ポンプ３８０により真空が導かれる（ステップ５１０）。バルブ３３０はそこで閉じられ、初期状態についてデータが取られるであろう（ステップ５２０）。ある設定点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、データがそこで、第１の間隔のために集められるであろう（ステップ５３０）。時間、圧力、および温度が、圧力センサ３２０などの技術的に既知のセンサを用いていくつかの期間について監視されるであろう。いくつかの実施形態において、この期間の長さは、圧力もしくは時間チェックポイントによって決定されるであろう。たとえば、容積内の圧力があるトールに達したとき、第１の間隔は終了するであろう。第１の間隔が終了する時の圧力は、測定されるフローによって大きく変動するであろうが、通常、１０トールから１０００トールの間である。第１の間隔はまた、通常は少なくとも１０秒であるが６０秒を越えることはない所定の時間の後で終了するであろう。
【００５０】
第１の間隔の終了の後（ステップ５３０）、バルブ３１０はそこで閉じられ（ステップ５４０）、第２の間隔についてデータが集められる（ステップ５５０）。第１の間隔の間
のように、このデータは圧力、温度、および時間を含み、第２の間隔の長さは、第１の間隔について上記に説明された同じ基準を用いて決定されるであろう。
【００５１】
第２の間隔の終了の後（ステップ５５０）、容積３６０とフロー特性がそこで、数式２と数式３を用いて計算されるであろう（ステップ５７０、５８０）。あるいは、容積３６０は入力され（ステップ５９０）、そこでフロー特性が、入力された容積を用いて計算されるであろう（ステップ５８０）。フローはそこで、マスフロー調整器１２０のオリジナルの設定点と比較され、マスフロー調整器１２０の正確さを決定するであろう。
【００５２】
多様なステップ、測定、計算が、ＲＯＲシステム３００内に組み込まれる制御システムによること、もしくはマスフロー調整器１２０、ガススティック３０２、処理チャンバ１３０と連動して用いられる制御システムによることを含む多様な方法で制御され、行われるということが、当業者にとって理解されるであろう。
【００５３】
同様に、図６は、初期過渡相の間に、チャンバ３０５の大きな容積を用いることが必ずしも有用ではない、穏やかなフロー（２０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍ）について有利であろう、フローを測定し、マスフロー調整器１２０を検証する方法のフローチャートである
１実施形態において、バルブ３７０は制御システムによって閉じられ、フローの測定もしくはマスフロー調整器１２０の検証が行われることを示すであろう。マスフロー調整器の試験を行うには、バルブ３１０、３３０が開かれ、真空がポンプ３８０によって導入される（ステップ６１０）。バルブ３１０はそこで閉じられ、初期状態に関してデータが取られるであろう（ステップ６２０）。ある設定点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、データはそこで、第１の間隔について集められるであろう（ステップ６３０）。時間、圧力、および温度は、一定の時間、圧力センサ３２０などの当技術分野において既知のセンサを用いて監視されるであろう。この時間の長さは、図５を参照して上記に説明したように、圧力もしくは時間チェックポイントによって決定されるであろう。
【００５４】
第１の間隔の終了の後（ステップ６３０）、バルブ３３０はそこで閉じられ、バルブ３１０が開かれ（ステップ６４０）、データが第２の間隔について集められるであろう（ステップ５５０）。第１の間隔の間のように、このデータは圧力、温度、時間を含み、第２の間隔の長さは、第１の間隔を参照して上記に説明したのと同じ基準を用いて決定されるであろう。
【００５５】
第２の間隔の終了の後（ステップ６５０）、容積３６０およびフロー特性がそこで、数式２および数式３を用いて計算されるであろう（ステップ６７０、６８０）。あるいは、容積３６０は入力され（ステップ６９０）、そこで入力された容積を用いて、フロー特性が計算されるであろう（ステップ６８０）。フローはそこで、マスフロー調整器１２０のオリジナルの設定点と比較され、マスフロー調整器１２０の正確さを決定するであろう。
【００５６】
バルブ３５０、３７０、３１０の間の容積３６０が一旦決定されると、フローの測定が容積３６０のみを用いて行われるであろう。多くの図において、容積３６０は小さく（２０ｃｃよりも小さい）、したがって、特定のフロー速度についての圧力変化は測定が容易で、一般的に、所与のフロー速度について５倍だけ測定時間を減少させる。
【００５７】
図７は、フロー特性を測定する、もしくはマスフロー調整器１２０を検証する、容積３６０を用いる１方法を図解する。この方法は、２０ｓｃｃｍを下回るフロー速度についてとりわけ効果的であり、より小さな測定間隔の使用を可能にするであろう。バルブ３７０は制御システムによって閉じられ、フロー測定もしくはマスフロー調整器１２０の検証が行われることを示すであろう。マスフロー調整器の試験を行うべく、バルブ３１０、３３
０が開かれ、真空がポンプ３８０によって導入される（ステップ７１０）。バルブ３１０はそこで閉じられ、初期状態についてデータが取られる（ステップ７２０）。ある設定点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、データがそこで、上述のように、第１の間隔にわたって集められるであろう（ステップ７３０）。
【００５８】
第１の間隔の終了後（ステップ７３０）、バルブ３１０が開けられ、バルブ３３０が閉じられるであろう（ステップ７４０）。いくつかの場合において、容積３６０において第１の間隔全体にわたって圧力が維持されるよう、バルブ３１０より前にバルブ３３０を開くことが有利であろう。第１の間隔の終了後（ステップ７３０）、フロー特性がそこで数式２と数式３、および容積３６０の上記で決定された測定（ステップ７７０）を用いて計算されるであろう（ステップ７８０）。あるいは、容積３６０はユーザによって手動で入力され（ステップ７９０）、そこでフロー特性が計算されるであろう（ステップ７８０）。計算されたフローはそこで、マスフロー調整器１２０の設定点と比較され、マスフロー調整器１２０の正確さを決定するであろう。
【００５９】
さらに、マスフロー調整器バルブとバルブの間の容積３６０が一旦決定されると、チャンバ３０５の既知の容積と容積３６０を用いてフロー測定が行われてよい。このことは、大きな測定容積が望ましい高いフロー容積にとって有用であろう。
【００６０】
図８は、フロー測定もしくはマスフロー調整器１２０の検証に、容積３６０およびチャンバ３０５を組み合わせて用いる１方法を図解する。バルブ３７０は制御システムによって閉じられ、フロー測定もしくはマスフロー調整器１２０の検証が行われることを示すであろう。マスフロー調整器の試験を行うには、バルブ３１０、３３０が開けられ、真空がポンプ３８０によって導入される（ステップ８１０）。バルブ３３０はそこで閉じられ、初期状態についてデータが取られる（ステップ８２０）。ある設定点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、上述のように、データがそこで第１の間隔にわたって集められるであろう（ステップ８３０）。
【００６１】
第１間隔の終了の後に（ステップ８３０）、バルブ３３０がそこで開けられ（ステップ８４０）、フロー特性がそこで、数式２と数式３、容積３６０の上記で決定された測定（ステップ８７０）、およびチャンバ３０５の既知の容積を用いて計算されるであろう（ステップ８８０）。あるいは、容積３６０はユーザによって手動で入力され（ステップ８９０）、そこでフロー特性が計算されるであろう（ステップ８８０）。フローはそこで、マスフロー調整器１２０の設定点と比較されてマスフロー調整器１２０の正確さを決定する。
【００６２】
しかし多くの場合、上昇率の計算に導入される誤差は重大になるであろう。より具体的には、フロー速度が上昇すると、バルブ３５０などの経路内の容積３６０もしくはその他の流体成分を含むラインの長さは、チャンバ３０５の既知の容積内の圧力の変換速度と比較して、容積３６０内の圧力の変換速度を変えるであろう。容積３６０内の圧力の変換速度の変化は、容積３６０の配置、マスフロー調整器１２０のフロー速度、およびガススティック３０２を通じて流れるガスの特性に依存し、したがってフロー速度の計算およびマスフロー調整器１２０の相応の検証を困難にしうる。これらの影響は、２００ｓｃｃｍを上回るフロー速度でとりわけ顕著になるであろう。したがって、必要とされるのは、圧力および圧力変化を測定する時に、もしくは容積およびフロー速度を計算する時に、これらの影響を除去し、もしくは補償する方法である。
【００６３】
開示されるシステムおよび方法のいくつかの実施形態において、チョークオリフィスの上流の容積の配置もしくは圧力に関わりなく、フロー速度を正確に決定するために、容積と連動してチョークオリフィスが用いられるであろう。さらに、チョークオリフィスを用
いて決定された誤差点を用いて、誤差曲線が導きだされ、適合されるであろう。
続いて、チョークオリフィスを用いることなくフローが計算され、導きだされ、適合された誤差曲線に基づいて調整されるであろう。
【００６４】
図９は、流体短絡を通じた上流の圧力依存、もしくは測定装置の上流のフローのチョークを物理的に補償することができる処理チャンバと並列にガスフローに組み込まれるであろうハードウェア配置の１実施形態を描写する。図３を参照して上述されたように、上昇率システム（ＲＯＲ）３００は、ガススティック３０２を介して処理チャンバ１３０へ通じるガスフローに組み込まれるであろう。図９に描写される特定の実施形態において、チョークオリフィス３２２がＲＯＲ３００とＲＯＲ３００に隣接するバルブ３５０との間に連結される。チョークオリフィス３２２は、圧力測定に際して容積３６０の配置の影響を縮小し、ＲＯＲ３００の有用性および正確さを改善することに役立つであろう。
【００６５】
チョークオリフィス３２２は、「流体短絡」と呼ばれる技術の使用を通じて、容積３６０の配置に対するＲＯＲ３００の感度を減少させるであろう。この技術は流体経路を狭めるので、容積３６０内の圧力はチョークオリフィス３２２の上流における圧力よりも大きい。多くの圧力勾配が、容積３６０の配置の影響を縮小することに役立つであろうが、理想的な有効性のため、チョークオリフィス３２２は、容積３６０内の圧力が少なくともチョークオリフィス３２２の上流の圧力の２倍であるような圧力勾配を作成するべきである。このことは、チョークオリフィス３２２の上流の圧力が、一定のフロー速度の間、実質的に一定にとどまることを引き起こすであろう。１実施形態において、チョークオリフィス３２２は、マスフロー調整器１２０のフロー速度によって位置づけられることができる多位置バルブであり、容積３６０とＲＯＲ３００との間の適切な圧力勾配を作成するであろう。
【００６６】
他の実施形態において、チョークオリフィス３２２は、当技術分野で既知であるように、開いた位置、閉じた位置、チョーク位置を有する３方向バルブであろう。ガススティック３０２および処理チャンバ１３０は通常、閉じた位置にあるチョークオリフィス３２２と共に機能するであろう。チョークオリフィス３２２が開いた位置にある時、ＲＯＲ３００は、図５から８を参照して説明されたように、ガススティック３０２および処理チャンバ１３０と共に機能するであろう。しかし、チョークオリフィス３２２をチョーク位置に位置づけることにより、容積３６０とＲＯＲ３００との間に圧力勾配が作成され、フロー速度がＲＯＲ３００において、上流の圧力もしくは容積から独立して決定されることを可能にするであろう。ＲＯＲ３００におけるフロー速度が、容積３６０から独立して決定されるため、容積３６０の配置を決定するために測定する必要がない。
【００６７】
たとえば、図５を参照すると、ステップ５４０から５７０、５９０は必要ない。この場合、チョークオリフィス３２２を用いて、バルブ３７０は制御システムによって閉じられ、マスフロー調整器の試験もしくは検証が行われることを示すであろう。試験を始めるには、バルブ３１０、３３０が開かれ、ポンプ３８０によって真空が導入される（ステップ５１０）。そこでバルブ３３０は閉じられ、チョークオリフィス３２２はチョーク位置に設定され、初期状態についてデータが取られるであろう（ステップ５２０）。一定の設置点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、データがそこで第１の間隔について集められるであろう（ステップ５３０）。圧力センサ３２０などの当技術分野において既知のセンサを用いて、一定の期間について、時間、圧力および温度が監視されるであろう。いくつかの実施形態において、この期間の長さは、圧力もしくは時間チェックポイントによって決定されるであろう。たとえば、チャンバ３０５の容積内の圧力があるトールに達したとき、第１の間隔が終了するであろう。第１の間隔が終了する時の圧力は、測定されるフローに依存して大いに変動するであろうが、通常１０トールから１０００トールの間である。第１の間隔はまた、通常は少なくとも１０秒であるが６０秒を超えない所定
の時間の後に終了するであろう。
【００６８】
この第１の間隔の終了後（ステップ５３０）、フロー特性がそこで、数式２と数式３を用いて、容積３６０を参照することなく、計算されるであろう（ステップ５８０）。したがって、第２の間隔は必要とされず、ステップ５４０から５７０および５９０は、もっぱらチョークオリフィス３２２を使うことにより除去されるであろう。
【００６９】
チョークオリフィス３２２を用いて、ステップにおける同様の減少が図６から８に描写される方法についてもまた達成されることが、またチャンバ３０５の容積が単一の過渡相の間に用いられてフロー速度を決定し、マスフロー調整器１２０を検証することが、当業者に取って理解されるであろう。さらに、このステップにおける同じ減少が、たとえば３位置バルブもしくは多位置バルブなどのチョークオリフィス３２２の実装にかかわらず、達成されるであろうことが理解されるであろう。
【００７０】
チョークオリフィス３２２が任意のフロー速度での使用について調整されるであろうが、特定の１実施形態において、チョークオリフィス３２２は３位置バルブであり、チョークオリフィスは圧力勾配を作成する使用について調整され、５００ｓｃｃｍを上回るフロー速度について容積３６０内の圧力はチョークオリフィス３２２の上流の圧力よりも２倍大きい。
【００７１】
５００ｓｃｃｍを下回るフロー速度について、そこで、容積３６０によって導入される誤差は数学的に補償されるであろう。誤差を数学的に補償するべく、フロー速度、配置およびガスの種類を含む、主要な変数の関数としての誤差項についての数式が、容積３６０の特定の配置について導きだされるであろう。数式は、容積３６０の特定の配置によって導入される誤差について、曲線の形状を与えるであろう。
【００７２】
たとえば、数式は、容積３６０が図１０において描写されているようである場合について、フロー修正項について導きだされることができ、容積３６０は一定直径の管である。より具体的には、容積３６０内の平均圧力と測定されるチャンバ３０５内の平均圧力との間の関係を示す数式が作成されることができる。
これは：
【００７３】
【数４】
2008506116.tif 000006
【００７４】
と与えられる。
上記の数式は、その他の数式と連動して用いられることができ、数式２を用いて測定されたフローと、容積３６０内の予期される平均圧力にさらなる情報を組み込む予期される実際のフローとの間の差を与える、フロー修正項を導きだすことができる。
運動量方程式
【００７５】
【数５】
2008506116.tif 000007
【００７６】
円筒状の配置について：
【００７７】
【数６】
2008506116.tif 000008
【００７８】
圧力勾配がＲに依存しないため、数式４．２は統合され、以下を与えることができる：
【００７９】
【数７】
2008506116.tif 000009
【００８０】
境界条件ｕ（０）＝ｆｉｎｉｔｅ＝＞Ａ＝０
【００８１】
【数８】
2008506116.tif 000010
【００８２】
【数９】
2008506116.tif 000011
【００８３】
【数１０】
2008506116.tif 000012
【００８４】
【数１１】
2008506116.tif 000013
【００８５】
通常、２次関数について：
【００８６】
【数１２】
2008506116.tif 000014
【００８７】
式中、ｘ＝０  Ｐ＝Ｐ０の場合、ｘ＝Ｌ  Ｐ＝ＰＬである
【００８８】
【数１３】
2008506116.tif 000015
【００８９】
【数１４】
2008506116.tif 000016
【００９０】
【数１５】
2008506116.tif 000017
【００９１】
【数１６】
2008506116.tif 000018
【００９２】
【数１７】
2008506116.tif 000019
【００９３】
ＰＬが時間の関数である場合
１実施形態において、Ｐ＝０の場合、ＰＬ＝Ｐ１＋Ａｔ
【００９４】
【数１８】
2008506116.tif 000020
【００９５】
通常、ｍ項が０に近づくにつれ、誤差は小さくなる。所与のマスフローについて、誤差は増加してガス粘度を増加させ、全体の容積はそこで、容積３６０とチャンバ３０５の２つの部分から構成される。
【００９６】
【数１９】
2008506116.tif 000021
【００９７】
温度が同じであると仮定された場合：
【００９８】
【数２０】
2008506116.tif 000022
【００９９】
通常、ΔＰ（ｔ）ｖ＝ΔＰ（ｔ）ｆであるので、
【０１００】
【数２１】
2008506116.tif 000023
【０１０１】
計算されたマスフローにおける誤差はそこで、２つの式を減じることにより推定されることができる。ｍｅ＝ｍｃ−ｍ
【０１０２】
【数２２】
2008506116.tif 000024
【０１０３】
ΔＰ（ｔ）ｆがｔ＝０およびＰ＝０から始まったと仮定すると、平均圧力における変化は、簡潔さのために、数式７．１から置き換えることができ、そこで、
【０１０４】
【数２３】
2008506116.tif 000025
【０１０５】
である。
【０１０６】
【数２４】
2008506116.tif 000026
【０１０７】
数式７．２は、よく振る舞うようである。可変容積としてＶｖ→０ｍｅ→０
【０１０８】
【数２５】
2008506116.tif 000027
【０１０９】
簡略化のため、ＶＴ＝Ｖｖ＋Ｖｆであるとすると、
【０１１０】
【数２６】
2008506116.tif 000028
【０１１１】
【数２７】
2008506116.tif 000029
【０１１２】
数式６．１の微分係数は以下をもたらすであろう：
【０１１３】
【数２８】
2008506116.tif 000030
【０１１４】
【数２９】
2008506116.tif 000031
【０１１５】
【数３０】
2008506116.tif 000032
【０１１６】
式中、
【０１１７】
【数３１】
2008506116.tif 000033
【０１１８】
Ａ項はチャンバ３０５内の圧力微分である。期待されたフローはそこで、数式９の結果を数式２に加えることにより与えられる。
変数
【０１１９】
【数３２】
2008506116.tif 000034
【０１２０】
は、フロー経路形状の項に等しく、Ｈで表され、ガス粘度は、Ｇで表されるガス依存項である。数式９は以下のように書き換えられる
【０１２１】
【数３３】
2008506116.tif 000035
【０１２２】
あいにく、フロー測定についてのほとんどの配置は、図１０に与えられるほどにシンプルではないであろう。しかし、同じ形式が用いられて、任意の配置について適切な数式を導きだすことができる。第２の共通の配置は、図１１に示されるように、チャンバ３０５のすぐ上流へのバルブ３１０の導入であろう。
【０１２３】
この場合、管、容積３６０の中の平均圧力は、下の数式１１によって与えられる。
Ｐａｖｇ＝１／３（Ｐ１―Ｐ３）＋Ｐ３
式中、
Ｐ３＝Ｐｖ＋Ｐ２であり、Ｐｖはバルブ３にわたる圧力降下である。数式９について作成したのと同じ技術が用いられて、この特定の配置を記述する代替的な数式を作成することができ、それは以下のように与えられる：
【０１２４】
【数３４】
2008506116.tif 000036
【０１２５】
式中、Ａ２は、バルブ３３０の直接上流の圧力微分である。
容積３６０の特定の配置について、数式が一旦導きだされると、容積３６０の特定のインスタンスによってもたらされる実際の誤差がそこで、ＲＯＲ３００を用いることによって、５００ｓｃｃｍを上回るフローについて実験的に観察されて、マスフロー調整器１２０について、チョークオリフィス３２２が閉いた位置にある間、一連のフロー設定においてフロー速度を計算し、それに対し、チョークオリフィス３２２がチョーク位置にある間、同一の一連のフロー設定においてフロー速度を計算する。これらのフロー設定のそれぞれにおいて計算された２つのフロー速度を比較することにより、５００ｓｃｃｍを上回るフロー速度について、誤差曲線に対応する一連の点が決定されるであろう。導きだされた数式、たとえば数式１０によって説明される曲線はそこで、５００ｓｃｃｍより上で生じる実験的に決定された誤差点に適合し、全てのフローにおいて容積３６０の配置によってもたらされる誤差を表す曲線を説明する誤差関数を生じるであろう。
【０１２６】
さらに、多くの場合、２００ｓｃｃｍ以下のフローについて、容積３６０によってもたらされる誤差は、統計的に重要ではない。したがって、これらのフロー速度で観察される実際のフローはまた、数式によって説明される誤差曲線が適合するであろう点を確立するのに用いられるであろう。
【０１２７】
数式により説明される曲線を、実験的に決定された曲線に適合する一方、容積の配置の特定のインスタンスについて誤差曲線を説明する、配置項（Ｈ）を含む、誤差関数における変数が計算されるであろう。この誤差曲線はそこで、ＲＯＲ３００によって今後取られ、もしくは計算される測定およびフロー速度に適合され、容積３６０によってもたらされる誤差を修正し、マスフロー調整器１２０のフロー速度のより正確な計算を可能にするであろう。この誤差曲線が、開いた位置のチョークオリフィス３２２を用いて、全てのフロー速度において、容積３６０によって導入される誤差を修正するのに用いられ、チャンバ３０５の容積が単一の過渡相の間に用いられて、フロー速度をより正確に決定すること、マスフロー調整器１２０を検証することを可能にするということが理解されるであろう。
【０１２８】
図１２は、上記で詳説されたように、ＲＯＲ３００および誤差曲線を説明する数式を用いて、フロー速度を計算する手順の１実施形態を描写する。この場合、バルブ３７０は制御システムによって閉じられ、マスフロー調整器の試験もしくは検証が行われることを示すであろう。試験を始めるには、バルブ３１０、３３０が開かれ、ポンプ３８０によって真空が導入される（ステップ１２１０）。バルブ３３０はそこで閉じられ、初期状態についてデータが取られる（ステップ１２２０）。一定の設定点に基づいて流れるマスフロー調整器１２０を用いて、第１の間隔についてデータがそこで集められるであろう（ステップ１２３０）。一定の期間について、センサ３２０などの当技術分野において既知であるセンサを用いて、時間、圧力および温度が監視されるであろう。いくつかの実施形態において、この期間の長さは、圧力もしくは時間チェックポイントによって決定されるであろう。たとえば、容積内の圧力があるトールに達した時、第１の間隔が終了するであろう。第１の間隔が終了する時の圧力は、測定されるフローに依存して大いに変動するであろう
が、通常１０トールから１０００トールの間である。第１の間隔はまた、通常は少なくとも１０秒であるが６０秒を超えない、所定の時間の後に終了するであろう。
【０１２９】
この第１の間隔の終了後（ステップ１２３０）、フロー特性がそこで、数式２および数式３を用いて、容積３６０を参照することなく、計算されるであろう（ステップ１２４０）。これらのフロー特性はそこで、容積３６０によってもたらされる誤差について、上述のように、先に決定された誤差関数（ステップ１２５０）を用いて修正されるであろう。したがって、第２の間隔は必要とされず、正確なフロー速度が、任意のフロー設定において、開いた位置のチョークオリフィス３２２を用いて、計算されるであろう。
【０１３０】
さらに、ほとんどの場合、これらの数式はまた、ＲＯＲ３００を用いてフロー速度が計算される時に導入される誤差を決定する時に、ガススティック３０２を通じて流れるガスを考慮に入れるよう応じる。このことは、ガス粘度項（数式１０に示されるようにＧ）の使用を通じてなされ、その値はガススティック３０２もしくはＲＯＲ３００を通じて流れるガスに基づいて決定される。たとえば、ガス項（Ｇ）は窒素ガスに対して１つの値であろうし、あるタイプのフッ素ガスについて他の値であろう。ガスに依存して、Ｇについて異なる値を用いることで、結果として得られる誤差曲線は、容積３６０の形状について計算されたフローを修正するのみならず、ガススティック３０２を通じて流れるガスの粘度について、計算されたフローをも修正することができる。
【０１３１】
ＲＯＲシステム３００内に組み込まれた制御システム、もしくはマスフロー調整器１２０、ガススティック３０２および処理チャンバ１３０と連動して用いられる制御システムを含む多様な方法で、多様なステップ、測定、および計算が制御され、行われるであろうことが、当業者にとって理解されるであろう。
【０１３２】
数式によって説明される曲線を適合するのに用いられる実験的に決定された点が、チョークオリフィス３２２の調整および最適化に基づいて決定されるであろうということもまた理解されるであろう。たとえば、チョークオリフィス３２２が、圧力勾配を作成するのに用いられるために調整され、容積３６０の圧力が、２００ｓｃｃｍを上回るフロー速度について、チョークオリフィス３２２の上流の圧力よりも２倍を上回って大きい場合、実験的に決定された点は、２００ｓｃｃｍ以上のフロー速度であろう。
【０１３３】
図５から８および１２を参照して説明された全てのステップが必要というわけではないこと、ステップは必要とされないであろうこと、また、描写されたものに加えて、さらなる測定、間隔などを含むさらなるステップが用いられるであろうことに留意すべきである。さらに、方法のそれぞれの要素が説明される順番は、必ずしもそれが用いられる順番ではない。この明細書を読むことにより、当業者は、ステップのどの配置が特定の実施に最も適しているかを決定することができるであろう。
【０１３４】
上記の明細書において、本発明は特定の実施形態を参照して説明された。しかし、以下に続く請求項に説明される本発明の範囲を逸脱することなく、多様な修正および変更がなされてよいことを、当業者は理解するであろう。したがって、明細書および図面は、限定的なものではなくて説明的なものとして見なされるものであり、このような修正の全ては、本発明の範囲に含まれるよう意図される。
【０１３５】
利点、その他の長所、および問題の解決法が、特定の実施形態を参照して上記に説明された。しかし、利点、その他の長所、問題の解決法、および、任意の利点、その他の長所、問題の解決法を生じ、もしくはより顕著にするであろう任意の要素は、任意もしくは全ての請求項の、重大な、必要な、もしくは本質的な特徴もしくは構成要素として解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】処理チャンバを用いてマスフロー調整器を検証する、従来の先行技術のシステムの図である。
【図２】フロー検証処理において処理チャンバを用いる時、いくつかの典型的なフロー速度について圧力における変化を得るのに必要とされる時間のグラフである。
【図３】マスフロー調整器の検証のためのシステムの１実施形態のブロック図である。
【図４】描写される方法の１実施形態を用いる、時間の関数としての圧力のグラフである。
【図５】フロー検証を行う、もしくはマスフロー調整器の操作を検証する方法の多様な実施形態を描写するフローチャートである。
【図６】フロー検証を行う、もしくはマスフロー調整器の操作を検証する方法の多様な実施形態を描写するフローチャートである。
【図７】フロー検証を行う、もしくはマスフロー調整器の操作を検証する方法の多様な実施形態を描写するフローチャートである。
【図８】フロー検証を行う、もしくはマスフロー調整器の操作を検証する方法の多様な実施形態を描写するフローチャートである。
【図９】マスフロー調整器の検証のためのシステムの１実施形態のブロック図である。
【図１０】図９に描写されたようなマスフロー調整器とシステムとの間の経路の配置の１実施形態のブロック図である。
【図１１】図９に描写されたようなマスフロー調整器とシステムとの間の経路の配置の１実施形態のブロック図である。
【図１２】図９に描写されたシステムを用いて、フロー検証を行う、もしくはマスフロー調整器の操作を検証する方法の１実施形態を描写するフローチャートである。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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