(57)【要約】      （修正有）【課題】正確な量の１つまたは複数の流体を提供する。【解決手段】複数の流体出口に、第１流体出口と少なくとも１つの第２流体出口が含まれる。第１流体出口は、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を供給し、少なくとも１つの第２流体出口は、プロセス流体の流れの残りの部分を供給する。１実施形態では、制御システムに、圧力変換器、第１乗算器、第２乗算器、第１フローコントローラ、および第２フローコントローラが含まれる。第１乗算器は、圧力変換器から受け取る圧力信号に、第１セットポイントをかけて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を供給する第１フローコントローラを制御する。第２乗算器は、圧力信号に第２セットポイントをかけて、残りの部分を供給する第２フローコントローラを制御する。【選択図】図１
2008198203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流れ制御システムであって、
プロセス流体の流れを受け取る流体入口と、
複数の流体出口であって、複数の流体出口が、第１流体出口および少なくとも１つの第２流体出口を含み、第１流体出口が、プロセス流体の流れの第１の所定の量を供給し、少なくとも１つの第２流体出口が、プロセス流体の流れの残りの部分を供給する、複数の流体出口と
を含む流体流れ制御システム。
【請求項２】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する圧力変換器と、
流体的に流体入口および第１流体出口に結合され、プロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取る第１フローコントローラと、
流体的に流体入口および少なくも１つの第２流体出口に結合され、圧力信号および流体入口のプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取り、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給する、圧力コントローラと
をさらに含む、請求項１に記載の流体流れ制御システム。
【請求項３】
それぞれが流体入口および流体出口を有する複数の流体供給フローコントローラであって、各めいめいの流体供給フローコントローラの流体入口が、流体のめいめいの供給に流体的に結合され、各めいめいの流体供給フローコントローラが、めいめいの流体供給コントローラの流体出口で供給されるめいめいの流体の量を表すめいめいのセットポイントを受け取り、各めいめいの流体供給コントローラの流体出力が、プロセス流体の流れを供給するために流体入口に流体的に結合される、複数の流体供給フローコントローラと、
各めいめいの流体供給コントローラにめいめいのセットポイントを供給し、第１フローコントローラに第１セットポイントを供給し、圧力コントローラに圧力セットポイントを供給するプロセスコントローラと
をさらに含み、第１フローコントローラに供給される第１セットポイントが、プロセス流体の流れのうちで第１フローコントローラによって供給される第１の所定の部分を表す比率流れに、複数の流体供給コントローラについて、各めいめいの流体供給コントローラに供給されるめいめいのセットポイントの合計をかけ、めいめいの流体供給コントローラに対応する較正係数をかけたものに基づく
請求項２に記載の流体流れ制御システム。
【請求項４】
めいめいの流体供給コントローラの較正係数が、既知の流体に対するめいめいの流体供給コントローラのフルスケール範囲を、既知の流体に対する第１フローコントローラのフルスケール範囲で割ったものと等しい、請求項３に記載の流体流れ制御システム。
【請求項５】
既知の流体が、窒素である、請求項４に記載の流体流れ制御システム。
【請求項６】
複数の流体供給フローコントローラおよび第１フローコントローラが、マスフローコントローラである、請求項４に記載の流体流れ制御システム。
【請求項７】
第１フローコントローラが、バルブおよび流れセンサを含むマスフローコントローラであり、流れセンサが、バルブの下流に配置される、請求項４に記載の流体流れ制御システム。
【請求項８】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する、圧力変換器と、
圧力信号および流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取り、プロセス流体の流れを表す第１セットポイントを供給する、フィードバックコントローラと、
第１セットポイントおよびプロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第２セットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントを提供するために第１セットポイントに第２セットポイントをかける、第１乗算器と、
流体入口および第１流体出口に流体的に結合され、第１乗算済みセットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給する、第１フローコントローラと、
第１セットポイントおよび、プロセス流体の流れのうちで少なくとも１つの第２流体出口によって供給される残りの部分を表す第３セットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントを提供するために、第１セットポイントに第３セットポイントをかける、第２乗算器と、
流体入口および少なくとも１つの第２流体出口に流体的に結合され、第２乗算済みセットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給する、第２フローコントローラと
をさらに含む、請求項１に記載の流体制御システム。
【請求項９】
第２セットポイントを受け取り、第２乗算器に第３セットポイントを供給するために、プロセス流体のフルスケール流れを表す値から第２セットポイントを引く減算回路
をさらに含む、請求項８に記載の流体フローコントローラ。
【請求項１０】
フィードバックコントローラが、比例、積分、微分フィードバックコントローラである、請求項８から９のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１１】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、バルブおよび流れセンサを含むマスフローコントローラであり、流れセンサが、第１フローコントローラおよび第２フローコントローラのそれぞれのバルブの下流に配置される、請求項８から１０のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１２】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、既知の流体に対して類似する応答を有するようにチューニングされる、請求項８から１１のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１３】
それぞれが流体入口および流体出口を有する複数の流体供給フローコントローラであって、各めいめいの流体供給フローコントローラの流体入口が、めいめいの流体の供給に流体的に結合され、各めいめいの流体供給フローコントローラが、めいめいの流体供給コントローラの流体出口で供給されるめいめいの流体の量を表すめいめいのセットポイントを受け取り、各めいめいの流体供給フローコントローラの流体出口が、プロセス流体の流れを供給するために流体入口に流体的に結合される、複数の流体供給フローコントローラと、
各めいめいの流体供給コントローラにめいめいのセットポイントを供給し、フィードバックコントローラに圧力セットポイントを供給し、第２セットポイントを第１乗算器に供給するプロセスコントローラと
をさらに含む、請求項８から１２のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１４】
複数の流体供給フローコントローラが、マスフローコントローラである、請求項１３に記載の流体流れ制御システム。
【請求項１５】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する圧力変換器と、
圧力信号および、プロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントを提供するために圧力信号に第１セットポイントをかける、第１乗算器と、
流体入口および第１流体出口に流体的に結合され、第１乗算済みセットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の量を第１流体出口に供給する、第１フローコントローラと、
圧力信号および、プロセス流体の流れのうちで少なくとも１つの第２流体出口によって供給される残りの部分を表す第２セットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントを提供するために、圧力信号に第２セットポイントをかける、第２乗算器と、
流体入口および少なくとも１つの第２流体出口に流体的に結合され、第２乗算済みセットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給する、第２フローコントローラと
をさらに含む、請求項１に記載の流体制御システム。
【請求項１６】
第１セットポイントを受け取り、第２乗算器に第２セットポイントを供給するために、プロセス流体のフルスケール流れを表す値から第１セットポイントを引く、減算回路
をさらに含む、請求項１５に記載の流体流れ制御システム。
【請求項１７】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、バルブおよび流れセンサを含むマスフローコントローラであり、流れセンサが、第１フローコントローラおよび第２フローコントローラのそれぞれのバルブの下流に配置される、請求項１５から１６のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１８】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、既知の流体に対して類似する応答を有するようにチューニングされる、請求項１５から１７のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項１９】
それぞれが流体入口および流体出口を有する複数の流体供給フローコントローラであって、各めいめいの流体供給フローコントローラの流体入口が、めいめいの流体の供給に流体的に結合され、各めいめいの流体供給フローコントローラが、めいめいの流体供給コントローラの流体出口で供給されるめいめいの流体の量を表すめいめいのセットポイントを受け取り、各めいめいの流体供給コントローラの流体出口が、プロセス流体の流れを供給するために流体入口に流体的に結合される、複数の流体供給フローコントローラと、
各めいめいの流体供給コントローラにめいめいのセットポイントを供給し、第１セットポイントを第１乗算器に、第２セットポイントを第２乗算器に供給する、プロセスコントローラと
をさらに含む、請求項１５から１８のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項２０】
複数の流体供給フローコントローラが、マスフローコントローラである、請求項１９に記載の流体流れ制御システム。
【請求項２１】
少なくとも１つの第２流体出口が、プロセス流体の流れの残りの部分を一緒に供給する複数の第２流体出口を含み、流体流れ制御システムが、さらに、
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する圧力変換器と、
圧力信号および流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取り、プロセス流体の流れを表す第１セットポイントを供給する、フィードバックコントローラと、
第１セットポイントおよびプロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第２セットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントを提供するために第１セットポイントに第２セットポイントをかける、第１乗算器と、
流体入口および第１流体出口に流体的に結合され、第１乗算済みセットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給する、第１フローコントローラと、
それぞれが複数の第２流体出口のめいめいの第２流体出口に対応する複数の第２乗算器であって、第１セットポイントおよびめいめいの第２流体出口によって供給されるプロセス流体の流れのめいめいの第２部分を表すめいめいの第３セットポイントを受け取り、めいめいの第２乗算済みセットポイントを提供するために、第１セットポイントにめいめいの第３セットポイントをかける複数の第２乗算器と、
流体入口およびめいめいの第２流体出口に流体的に結合された複数の第２フローコントローラであって、めいめいの第２乗算済みセットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れのめいめいの第２部分を供給する、複数の第２フローコントローラと
を含む、請求項１に記載の流体流れ制御システム。
【請求項２２】
少なくとも１つの第２流体出口が、プロセス流体の流れの残りの部分を一緒に供給する複数の第２流体出口を含み、流体流れ制御システムが、さらに、
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する圧力変換器と、
圧力信号および、プロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントを提供するために圧力に第１セットポイントをかける、第１乗算器と、
流体入口および第１流体出口に流体的に結合され、第１乗算済みセットポイントを受け取り、第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給する、第１フローコントローラと、
それぞれが複数の第２流体出口のめいめいの第２流体出口に対応する複数の第２乗算器であって、圧力信号およびプロセス流体の流れのうちでめいめいの第２流体出口によって供給されるめいめいの第２部分を表すめいめいの第２セットポイントを受け取り、めいめいの第２乗算済みセットポイントを提供するために、圧力信号にめいめいの第２セットポイントをかける、複数の第２乗算器と、
流体入口およびめいめいの第２流体出口に流体的に結合された複数の第２フローコントローラであって、めいめいの第２乗算済みセットポイントを受け取り、第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れのめいめいの第２部分を供給する、複数の第２フローコントローラと
を含む、請求項１に記載の流体流れ制御システム。
【請求項２３】
第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれが、バルブおよび流れセンサを含むマスフローコントローラであり、流れセンサが第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれのバルブの下流に配置される、請求項２１から２２のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項２４】
第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれが、既知の流体に対する類似する応答を有するようにチューニングされる、請求項２１から２３のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項２５】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定し、プロセス流体の圧力を表す圧力信号を供給する圧力変換器と、
パルス幅変調されるコントローラであって、圧力信号と、流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントと、プロセス流体の流れのうちで第１流体出口によって供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントとを受け取り、第１および第２のパルス幅変調された制御信号を供給する、パルス幅変調されるコントローラと、
流体入口に流体的に結合され、プロセス流体の流れを受け取り、プロセス流体の圧力を減らす第１臨界流れノズルと、
流体入口に流体的に結合され、プロセス流体の流れを受け取り、プロセス流体の圧力を減らす第２臨界流れノズルと、
第１臨界流れノズルおよび第１流体出口に流体的に結合され、第１パルス幅変調された制御信号を受け取り、第１パルス幅変調された制御信号に基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給する、第１制御バルブと、
第２臨界流れノズルおよび少なくとも１つの第２流体出口に流体的に結合され、第２パルス幅変調された制御信号を受け取り、第２パルス幅変調された制御信号に基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給する、第２制御バルブと
をさらに含む、請求項１に記載の流体制御システム。
【請求項２６】
第１臨界流れノズルおよび第２臨界流れノズルが、実質的に同一である、請求項２５に記載の流体流れ制御システム。
【請求項２７】
第１臨界流れノズルおよび第２臨界流れノズルが、約２対１の比率によってプロセス流体の圧力を下げる、請求項２５から２６のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項２８】
第１制御バルブおよび第２制御バルブが、ディジタル制御バルブである、請求項２５から２７のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項２９】
第１パルス幅変調された制御信号および第２パルス幅変調された制御信号の頻度および持続時間の少なくとも１つが、圧力信号、圧力セットポイント、および第１セットポイントに基づいて変調される、請求項２５から２８に記載の流体流れ制御システム。
【請求項３０】
第１パルス幅変調された制御信号および第２パルス幅変調された制御信号の１つの頻度および持続時間の少なくとも１つが、第１臨界流れノズルおよび第２臨界流れノズルの性能を実質的に同一にするためにさらに変調される、請求項２５から２９のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項３１】
複数の流体出口が、半導体ウェハ処理室に流体的に接続される、請求項１から３０のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項３２】
プロセス流体が、気体プロセス流体である、請求項１から３１のいずれかに記載の流体流れ制御システム。
【請求項３３】
プロセス流体の流れを制御する方法であって、
流体入口でプロセス流体の流れを受け取るステップと、
プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給するステップと、
プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給するステップと
を含む方法。
【請求項３４】
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口に供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取るステップと、
第１セットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給するように第１フローコントローラに指示するステップと
をさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定するステップと、
流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取るステップと、
をさらに含み、プロセス流体の流れの残りの部分を供給するステップが、プロセス流体の圧力を圧力セットポイントに維持するために、ある量のプロセス流体を少なくとも１つの第２流体出口に供給するステップを含む
請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
めいめいの流体供給フローコントローラによって複数のめいめいの流体供給からめいめいに供給される流体の複数のめいめいの量を表す複数のめいめいのセットポイントを受け取るステップと、
プロセス流体の流れを形成するために、流体の複数のめいめいの量を組み合わせるステップと、
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口に供給される第１の所定の部分を表す比率に、流体の複数のめいめいの量に関する各めいめいのセットポイントの合計をかけ、めいめいの流体供給コントローラに対応する較正係数をかけたものに基づいて、第１セットポイントを決定するステップと
をさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
既知の流体に対するめいめいの流体供給コントローラのフルスケール範囲を、既知の流体に関する第１フローコントローラのフルスケール範囲で割ったものに基づいて、各めいめいの流体供給コントローラの較正係数を決定するステップ
をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
既知の流体が、窒素である、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
第１フローコントローラが、流れセンサおよびバルブを含み、方法が、さらに、
流れセンサをバルブの下流に配置することによって、流れセンサに対する圧力推移の影響を最小にするステップ
をさらに含む、請求項３４から３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定するステップと、
流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取るステップと、
圧力セットポイントおよびプロセス流体の圧力に基づいて、流体入口でのプロセス流体の流れを表す第１セットポイントを決定するステップと、
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口で供給される第１の所定の部分を表す第２セットポイントを受け取るステップと、
第１乗算済みセットポイントを決定するために第１セットポイントに第２セットポイントをかけるステップと、
第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給するように第１フローコントローラに指示するステップと
をさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
第２乗算済みセットポイントを決定するために、プロセス流体の流れのうちで少なくとも１つの第２流体出口に供給される残りの部分を表す第３セットポイントを第１セットポイントにかけるステップと、
第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給するように第２フローコントローラに指示するステップと
をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
流体入口で受け取られるプロセス流体の流れを表す値を受け取るステップと、
流体入口で受け取られるプロセス流体のフルスケール流れを表す値から第２セットポイントを引くことによって、第３セットポイントを決定するステップと
をさらに含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
既知の流体に対する類似する応答を有するように第１フローコントローラおよび第２フローコントローラをチューニングするステップ
をさらに含む、請求項４１から４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、それぞれ、流れセンサおよびバルブを含み、方法が、さらに、
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラのそれぞれでバルブの下流に流れセンサを配置することによって、流れセンサに対する圧力推移の影響を最小にするステップ
を含む、請求項４１から４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定するステップと、
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口に供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取るステップと、
第１乗算済みセットポイントを決定するために、第１セットポイントにプロセス流体の圧力をかけるステップと、
第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給するように第１フローコントローラに指示するステップと
をさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４６】
第２乗算済みセットポイントを決定するために、プロセス流体の流れのうちで少なくとも１つの第２流体出口に供給される残りの部分を表す第２セットポイントをプロセス流体の圧力にかけるステップと、
第２乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給するように第２フローコントローラに指示するステップと
をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
流体入口で受け取られるプロセス流体の流れを表す値を受け取るステップと、
流体入口で受け取られるプロセス流体のフルスケール流れを表す値から第１セットポイントを引くことによって、第２セットポイントを決定するステップと
をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
既知の流体に対する類似する応答を有するように、第１フローコントローラおよび第２フローコントローラをチューニングするステップ
をさらに含む、請求項４６から４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラが、それぞれ、流れセンサおよびバルブを含み、方法が、さらに、
第１フローコントローラおよび第２フローコントローラのそれぞれでバルブの下流に流れセンサを配置することによって、流れセンサに対する圧力推移の影響を最小にするステップ
を含む、請求項４６から４８のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも１つの第２流体出口が、プロセス流体の流れの残りの部分を一緒に供給する複数の第２流体出口を含み、方法が、さらに、
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定するステップと、
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口に供給される第１の所定の部分を表す第１セットポイントを受け取ることと、
第１乗算済みセットポイントを決定するために、第１セットポイントにプロセス流体の圧力をかけるステップと、
第１乗算済みセットポイントに基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給するように第１フローコントローラに指示するステップと、
それぞれが複数の第２流体出口の第２流体出口に対応する複数の第２セットポイントを受け取るステップと、
複数のめいめいの第２乗算済みセットポイントをそれぞれ決定するために、各めいめいの第２セットポイントにプロセス流体の圧力をかけるステップと、
めいめいの第２乗算済みセットポイントのそれぞれに基づいて、プロセス流体の流れのめいめいの第２部分を供給するように、複数の第２流体出口のめいめいの第２流体出口にめいめいが対応する複数のめいめいの第２フローコントローラのそれぞれに指示するステップと
を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項５１】
既知の流体に対する類似する応答を有するように、第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれをチューニングするステップ
をさらに含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれが、それぞれ、流れセンサおよびバルブを含み、方法が、さらに、
第１フローコントローラおよび複数の第２フローコントローラのそれぞれでバルブの下流に流れセンサを配置することによって、流れセンサに対する圧力推移の影響を最小にするステップ
を含む、請求項５０から５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
流体入口でのプロセス流体の圧力を測定するステップと、
流体入口でのプロセス流体の所望の圧力を表す圧力セットポイントを受け取るステップと、
プロセス流体の流れのうちで第１流体出口に供給される第１部分を表す第１セットポイントを受け取るステップと、
流体入口でのプロセス流体の圧力、圧力セットポイント、および第１セットポイントに基づいて、第１パルス幅変調された制御信号を生成するステップと、
第１パルス幅変調された制御信号に基づいて、プロセス流体の流れの第１部分を第１出口に供給するように第１バルブを制御するステップと
をさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項５４】
流体入口でのプロセス流体の圧力、圧力セットポイント、および第１セットポイントに基づいて、第２パルス幅変調された制御信号を生成するステップと、
第２パルス幅変調された制御信号に基づいて、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給するように第２バルブを制御するステップと
をさらに含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
圧力信号、圧力セットポイント、および第１セットポイントに基づいて第１パルス幅変調された制御信号および第２パルス幅変調された制御信号の頻度および持続時間の少なくとも１つを変調するステップ
をさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
プロセス流体の流れを第１バルブおよび第２バルブに供給する前に、プロセス流体の圧力を下げるステップ
をさらに含む、請求項５４から５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
圧力を下げるステップが、約２対１の比率によってプロセス流体の圧力を下げるステップを含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
圧力を下げるステップが、第１バルブの上流に配置される第１臨界流れノズルおよび第２バルブの上流に配置される第２臨界流れノズルによって実行され、変調するステップが、さらに、第１臨界流れノズルおよび第２臨界流れノズルの性能を実質的に同一にするために、第１パルス幅変調された制御信号および第２パルス幅変調された制御信号の１つの頻度および持続時間の少なくとも１つをさらに変調するステップを含む、請求項５６から５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
プロセス流体の流れを複数の装置入口に供給する流体流れコントローラであって、
プロセス流体の流れを受け取る流体入口と、
プロセス流体の流れを複数の装置入口に供給する複数の流体出口であって、複数の流体出口が、第１流体出口および少なくとも１つの追加流体出口を含む、複数の流体出口と、
流体入口で受け取られるプロセス流体の量を表す第１信号を受け取る第１入力と、
プロセス流体の量のうちで第１流体出口に供給される第１の所定の部分を表す第２信号を受け取る第２入力であって、プロセス流体の量の残りの部分が、少なくとも１つの追加流体出口に供給される、第２入力と
を含む流体流れコントローラ。
【請求項６０】
第１信号および第２信号を受け取り、第１乗算済み信号を供給するために、第１信号に第２信号をかける、第１乗算器と、
第１入口および第１流体出口に流体的に結合され、第１乗算済み信号を受け取り、第１乗算済み信号に基づいて、プロセス流体の量の第１の所定の部分を第１流体出口に供給する、第１フローコントローラと
をさらに含む、請求項５９に記載の流体流れコントローラ。
【請求項６１】
少なくとも１つの追加流体出口が、プロセス流体の量の残りの部分を一緒に供給する複数の追加流体出口を含み、流体流れコントローラが、さらに、
プロセス流体の量のうちで複数の追加流体出口のそれぞれにめいめいが供給される残りの部分のめいめいの第２部分を表す複数の追加信号をそれぞれが受け取る複数の追加入力と、
それぞれがめいめいの追加入力に対応する複数の第２乗算器であって、それぞれが第１信号およびめいめいの追加信号を受け取り、めいめいの第２乗算済み信号を供給するために第１信号にめいめいの追加信号をかける、複数の第２乗算器と、
それぞれがめいめいの第２乗算器に対応し、流体入口および複数の追加流体出口のめいめいの追加流体出口に流体的に結合された複数の第２フローコントローラであって、それぞれが、対応する第２乗算器からめいめいの第２乗算済み信号を受け取り、めいめいの第２乗算済み信号に基づいて、プロセス流体の量の残りの部分のめいめいの第２部分をめいめいの追加流体出口に供給する、第２フローコントローラと
を含む、請求項６０に記載の流体流れコントローラ。
【請求項６２】
第１信号が、流体入口で受け取られるプロセス流体の圧力を識別する、請求項５９から６１のいずれかに記載の流体流れコントローラ。
【請求項６３】
第１信号が、流体入口で受け取られるプロセス流体の圧力に基づく、請求項５９から６１のいずれかに記載の流体流れコントローラ。
【請求項６４】
流体流れコントローラであって、
流体入口で受け取られるプロセス流体の量を表す第１信号を受け取る第１入力と、
プロセス流体の受け取られた量の第１の所定の部分を表す第２信号を受け取る第２入力と、
第１信号および第２信号を受け取り、第１信号に第２信号をかけ、流体入口で受け取られるプロセス流体の量と独立に、プロセス流体の量の第１の所定の部分を表す第１乗算済み信号を供給する、第１乗算器と
を含む流体流れコントローラ。
【請求項６５】
流体入力で受け取られたプロセス流体の量の第２の所定の部分を表すめいめいの追加信号を受け取る複数の追加入力と、
各めいめいの追加入力に対応する複数の第２乗算器であって、それぞれが第１信号およびめいめいの追加信号を受け取り、第１信号にめいめいの追加信号をかけ、流体入口で受け取られるプロセス流体の量と独立に、プロセス流体の量の各第２の所定の部分を表すめいめいの第２乗算済み信号を供給する、複数の第２乗算器と
をさらに含む、請求項６４に記載の流体流れコントローラ。
【請求項６６】
第１信号が、流体入口で受け取られるプロセス流体の圧力を識別する、請求項６４から６５のいずれかに記載の流体流れコントローラ。
【請求項６７】
第１信号が、流体入口で受け取られるプロセス流体の圧力に基づく、請求項６４から６５のいずれかに記載の流体流れコントローラ。
【請求項６８】
少なくとも１つの第２流体出口が、単一の第２流体出口を含み、流体流れ制御システムが、さらに、
流体流れ制御システムの流体入口に流体的に結合された流体入口を有するバルブであって、第１流体出口が、流体制御システムの第１流体出口に流体的に結合され、第２流体出口が、流体制御システムの単一の第２流体出口に流体的に結合され、バルブが、バルブ駆動信号に基づいて、プロセス流体の流れの第１の所定の部分をバルブの第１流体出口に、プロセス流体の流れの残りの部分をバルブの第２流体出口に供給する、バルブ
を含む、請求項１に記載の流体流れ制御システム。
【請求項６９】
プロセス流体の流れの第１の所定の部分を表すセットポイントと、プロセス流体の流れの第１の所定の部分の測定された値を表すフィードバック信号とを受け取り、バルブ駆動信号を供給するコントローラ
をさらに含む、請求項６８に記載の流体流れ制御システム。
【請求項７０】
バルブの第１流体出口によって供給されるプロセス流体の流れの第１の所定の部分を測定し、第１流れ信号を供給する第１流量計と、
バルブの第２流体出口によって供給されるプロセス流体の流れの残りの部分を測定し、第２流れ信号を供給する第２流量計と、
第１流れ信号および第２流れ信号を受け取り、合計し、合計流れ信号を供給する加算器と、
第１流れ信号および合計流れ信号を受け取り、第１流れ信号を合計流れ信号で割り、除算された信号をフィードバック信号としてコントローラに供給する除算器と
をさらに含む、請求項６９に記載の流体流れ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる、２００１年５月２４日出願の米国仮特許出願第６０／２９３３５６号、表題「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  Ａ  ＤＥＴＥＲＭＩＮＥＤ  ＲＡＴＩＯ  ＯＦ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＬＵＩＤＳ」に対する米国特許法第１１９（ｅ）条での優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、流体処理システムを対象とし、具体的には、それぞれがプロセス流体の全体の流れに関する所定の量のプロセス流体を提供する、複数のプロセス流体流れを提供することができる流体処理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
流体処理システムは、処理室に正確な量の１つまたは複数の流体を提供するために、半導体産業および製薬産業（ならびに他の産業）で使用される。たとえば、半導体産業では、流体処理システムを使用して、正確に測定された量の１つまたは複数の流体を半導体ウェハ処理室に供給することができる。通常の流体処理システムでは、複数の流体供給のそれぞれが、正確に測定された量の流体を共通のマニホルドに供給することができるマスフローコントローラに結合される。共通のマニホルドは、プロセス室の入口に流体的に結合される。普通は、プロセス室が、共通のマニホルドからプロセス流体の流れを受け取る単一の入口だけを有する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１態様によれば、第１の量の流体を受け取り、複数の流体出口に複数の第２の量の流体を供給することができ、複数の第２の量の流体のそれぞれが、第１量の流体に関する所定の比を有する、流体処理システムが提供される。
【０００５】
１実施形態によれば、流体流れコントローラが提供される。流体流れコントローラには、プロセス流体の流れを受け取る流体入口と、プロセス流体の流れを複数の装置入口に供給する複数の流体出口が含まれる。複数の流体出口には、第１流体出口および少なくとも１つの追加流体出口が含まれる。流体流れコントローラには、さらに、流体入口で受け取られるプロセス流体の量を表す第１信号を受け取る第１入力と、第１流体出口に供給されるプロセス流体の量の所定の部分を表す第２信号を受け取る第２入力が含まれ、プロセス流体の量の残りの部分は、少なくとも１つの追加流体出口に供給される。
【０００６】
本発明のもう１つの実施形態によれば、プロセス流体の流れを受け取る流体入口と、複数の流体出口とを含む流体流れ制御システムが提供される。複数の流体出口には、第１流体出口と少なくとも１つの第２流体出口が含まれ、第１流体出口は、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を供給し、少なくとも１つの第２流体出口は、プロセス流体の流れの残りの部分を供給する。
【０００７】
本発明のもう１つの実施形態によれば、プロセス流体の流れを制御する方法が提供される。この方法には、流体入口でプロセス流体の流れを受け取る動作と、プロセス流体の流れの第１の所定の部分を第１流体出口に供給する動作と、プロセス流体の流れの残りの部分を少なくとも１つの第２流体出口に供給する動作が含まれる。
【０００８】
本発明のもう１つの実施形態によれば、流体流れコントローラが提供される。流体流れコントローラには、第１入口で受け取られるプロセス流体の量を表す第１信号を受け取る第１入力と、プロセス流体の受け取られた量の第１の所定の部分を表す第２信号を受け取る第２入力と、第１乗算器が含まれる。第１乗算器は、第１信号および第２信号を受け取り、第１信号に第２信号をかけ、流体入口で受け取られるプロセス流体の量とは独立に、プロセス流体の量の第１の所定の部分を表す第１乗算済み信号を供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書で使用される用語流体は、液体状態の流体、気体状態の流体、またはスラリ（たとえば、液体状態の流体とそれに懸濁された固体）を指すのに使用される。本発明の実施形態を、本明細書では主に気体状態の流体（すなわち気体）の処理に関して説明するが、本発明が、それに制限されず、液体状態の流体ならびにスラリと共に使用するように適合させることができることを了解されたい。さらに、使用されるプロセス流体を、単一の種類のプロセス流体とするか、異なるプロセス流体種の混合物とすることができることを了解されたい。
【００１０】
図１に、気体状態の流体と共に使用されるように適合された、本発明の１実施形態による振分率流体処理制御システムを示す。液体など、他のタイプの流体と共に使用するためにこの流体処理制御システムに対して行うことができる修正を、下でさらに述べる。
【００１１】
本発明の１態様によれば、振分率流体処理制御システムに、流体入口および複数の流体出口を有する振分率コントローラが含まれる。振分率コントローラは、流体入口でプロセス流体の流れを受け取り、複数の流体出口のそれぞれにプロセス流体の複数の流れを供給することができる。プロセス流体の複数の流れのそれぞれによって、プロセス流体の所定の量を供給することができる。
【００１２】
図１からわかるように、流体処理システム１００には、複数の流体供給１３１から１３Ｎ（Ｓ１からＳＮというラベルがついている）が含まれ、流体供給１３１から１３Ｎのそれぞれは、プロセス流体またはプロセス流体の混合物を、めいめいのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４１から１４Ｎ（ＭＦＣ１からＭＦＣＮというラベルがついている）に供給する。たとえば、流体供給Ｓ１を窒素とすることができ、流体供給Ｓ２をアルゴンとすることができ、流体供給Ｓ３をヘリウムとすることができ、流体供給Ｓ４をシランとすることができるなどである。各マスフローコントローラ１４１から１４Ｎは、めいめいの流体供給から流体（１つまたは複数）の流れを受け取り、プロセスコントローラ１１０からセットポイントを受け取る。プロセスコントローラ１１０から受け取ったセットポイントに基づいて、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、測定された量の流体を共通マニホルド１５０に供給する。本発明の実施形態に従って適当に使用することができるマスフローコントローラの詳細については、参照によってその全体を本明細書に組み込まれる、２００２年４月２４日出願の米国特許出願第１０／１３１６０３号、表題「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  Ａ  ＭＡＳＳ  ＦＬＯＷ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ」に記載されている。プロセスコントローラ１１０は、通常の形で複数のプロセスステップのそれぞれの間にさまざまな量の１つまたは複数の流体を供給するようにＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれを制御するようにプログラムされる。
【００１３】
共通マニホルド１５０およびプロセスコントローラ１１０に、振分率コントローラ１２０が結合される。振分率コントローラ１２０は、共通マニホルド１５０から１つまたは複数のプロセス流体の流れを受け取るために共通マニホルド１５０に流体的に結合された流体入口１５５と、複数の流体出口１５６および１５７を有する。複数の流体出口１５６および１５７のそれぞれを、プロセス室１６０のめいめいの流体入口１５１および１５２に結合して、所定の量の流体をプロセス室１６０に供給することができる。本発明の１実施形態によれば、振分率コントローラに、圧力変換器１２１が含まれ、圧力変換器１２１は、共通マニホルド１５０、マスフローコントローラ１２３、および圧力調節器（Ｐ．Ｃ．）１２９に流体的に結合される。圧力変換器１２１は、共通マニホルド１５０内の圧力を表す信号を、圧力調節器１２９に供給する。プロセスコントローラ１１０は、共通マニホルド１５０内の所望の圧力を識別する圧力セットポイント制御信号を、圧力調節器１２９に送る。通常、プロセスコントローラ１１０によって供給される圧力セットポイントは、所与のプロセスステップ中は固定された値であるが、ステップごとにまたは所与のプロセスステップ中に変更することができる。一般に、圧力セットポイントの値は、プロセス室１６０の室内圧力に依存して変化する。たとえば、非常に低いプロセス室圧力では、圧力セットポイントに、プロセス室の圧力の数倍の値をセットして、マスフローコントローラ１２３および圧力調節器１２９での１つまたは複数のプロセス流体の適当な流れを保証することができる。より高いプロセス室圧力では、約１０トルの圧力差が、十分である可能性がある。一般に、圧力セットポイントには、使用されるコントローラ（たとえばコントローラ１４１から１４Ｎ、１２３、および１２９）を通る必要な流れを可能にする任意の値をセットすることができ、この値は、さまざまな要因に基づいて変化する可能性がある。
【００１４】
プロセスコントローラ１１０は、プロセス室１６０の第１入口１５１に供給される、マニホルド１５０からのプロセス流体の量を表す振分セットポイントを、マスフローコントローラ１２３（ＭＦＣＸというラベルがついている）に供給する。図１に示された実施形態では、プロセス流体の残りの部分が、圧力調節器１２９を介してプロセス室１６０の第２入口１５２に供給される。圧力変換器１２１によって供給される信号およびプロセスコントローラ１１０によって供給される圧力セットポイントに基づいて、圧力調節器１２９は、ＭＦＣＸ１２３および圧力調節器１２９の上流のマニホルド内の圧力を一定の値に維持するように動作する。振分率コントローラ１２０の動作を、これから説明する。
【００１５】
所与のプロセスステップ中に、プロセスコントローラ１１０は、１つまたは複数のマスフローコントローラ１４１から１４Ｎにプロセスセットポイントを供給して、所望の量の流体を流す。また、プロセスコントローラ１１０は、１つまたは複数のマスフローコントローラ１４１から１４Ｎによって供給されるマニホルド１５０内の流体の所望の圧力を表す圧力セットポイント値を、圧力調節器１２９に供給する。プロセスコントローラ１１０は、プロセス室１６０の入口１５１に供給されることが望まれる、共通マニホルド１５０に供給される流体の量を表す振分セットポイントを、マスフローコントローラ１２３（ＭＦＣＸ）に供給する。本発明の１実施形態によれば、プロセスコントローラ１１０は、次式に従って振分セットポイントをセットすることができ、ここで、マスフローコントローラ１２３（ＭＦＣＸ）は、窒素などの既知のプロセス流体に対して較正されたマスフローコントローラである。
【００１６】
【数１】
2008198203.tif 000003
@0009
ここで
Ｋは、所望の振分率（０…１）であり、
Ｓｉは、ＭＦＣｉ（たとえばＭＦＣ１４１から１４Ｎ）のセットポイントであり、
Ｆｉは、
Ｆｉ＝（ＭＦＣｉのＮ２等量フルスケール範囲）／（ＭＦＣＸのＮ２フルスケール範囲）
として計算される較正係数である。
【００１７】
この実施形態によれば、プロセスコントローラ１１０は、所与のプロセスステップ中に、窒素等量に関する、共通マニホルド１５０に供給される流体の総量を計算し、その流体の量に所望の振分率Ｋをかけることによって、振分セットポイントをセットする。この実施形態で、プロセスコントローラ１１０が、流体の異なる量または異なるタイプの流体を供給するプロセスステップごとに、所望の振分セットポイントを計算することを了解されたい。さらに、プロセス室に供給される流体（１つまたは複数）の流れの範囲が広すぎる場合に、マスフローコントローラＭＦＣＸを、一方は高いレートの流れ、他方は低いレートの流れの、２つの別々のマスフローコントローラに置換することができることを了解されたい。
【００１８】
この実施形態では、プロセスコントローラ１１０が振分セットポイントを判定する形を、窒素等量に関して説明するが、本発明が、それに制限されないことを了解されたい。したがって、マスフローコントローラ１４１から１４Ｎおよびマスフローコントローラ１２３（ＭＦＣＸ）のそれぞれのフルスケール範囲が、特定の流体の種類について既知であり、マスフローコントローラ１４１から１４Ｎおよびマスフローコントローラ１２３（ＭＦＣＸ）のそれぞれが、プロセス動作条件の下で使用される実際の流体の種類に関して信頼性がある形で動作するならば、振分セットポイントを、窒素以外の種類の流体に基づいて決定することができる。
【００１９】
図１に関して上で説明した振分率流体処理制御システムに対して、複数の変更を行うことができることを了解されたい。たとえば、電子圧力調節器１２９を使用するのではなく、機械式圧力調整器を使用して、マニホルド１５０内の上流圧力を制御することができる。さらに、ある種の環境で、圧力変換器１２１を除去し、圧力調節器１２９を、ノズルなどの流れ制限装置に置換することができる。したがって、１）最大出口圧力、圧力調節器１２９を通る流れの最大の量、およびマスフローコントローラ１２３を通る流れの最大の量で、マニホルド圧力が、供給ＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれが正しく機能するのに十分に低く、２）動作範囲内の出口圧力、圧力調節器１２９を通る流れの最小の量、およびマスフローコントローラ１２３を通る流れの最大の量で、マニホルド圧力が、マスフローコントローラ１２３が正しく機能するのに十分であり、供給ＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれが正しく機能するのに十分に低い限り、無数の代替構成を使用して、流体出口１５６および１５７のそれぞれに所定の量の流体を供給することができる。そのような代替構成は、図１に関して説明した実施形態より悪い過渡応答を有する可能性が高いが、そのような代替構成のコストの低さが、ある種の流体供給システムで魅力的である場合がある。
【００２０】
図１の実施形態を、１つまたは複数のプロセス気体の流れに関して説明したが、本発明が、それに制限されないことを了解されたい。したがって、図１の実施形態を、液体またはスラリ（ｓｕｒｒｌｙ）と共に使用するように適合させることができる。たとえば、液体などの非圧縮流体と共に使用するために、流体入口１５５の上流にアキュムレータを追加することができ、マスフローコントローラ１２３の代わりに容積測定コントローラを使用することができる。非圧縮流体と共に使用するのに必要な他の修正を、当業者はすぐに了解するであろう。さらに、スラリと共に使用するために、当業者は、スラリに存在する懸濁された固体がバルブに損傷を与えず、バルブの正しい動作を妨害しないように、バルブの選択に非常に注意する必要があることを了解するであろう。
【００２１】
本発明のもう１つの態様によれば、プロセスコントローラ１１０が、窒素等量に関して、共通マニホルド１５０に供給される流体の総量を計算する必要を不要にする流体処理システムが提供される。この実施形態によれば、振分率処理制御システムに、流体入口および複数の流体出口を有する振分率コントローラが含まれる。振分率コントローラは、流体入口でプロセス流体の流れを受け取り、複数の流体出口のそれぞれにプロセス流体の複数の流れを供給することができる。プロセス流体の複数の流れのそれぞれは、流体入口で受け取られるプロセス流体の総量に関する所定の比率を有することができる。この実施形態を、図２に関してこれから説明する。
【００２２】
図１に示された実施形態と同様に、図２に示された流体処理システム２００には、複数の流体供給１３１から１３Ｎ（Ｓ１からＳＮというラベルがついている）が含まれ、流体供給１３１から１３Ｎのそれぞれは、プロセス流体またはプロセス流体の混合物を、めいめいのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４１から１４Ｎ（ＭＦＣ１からＭＦＣＮというラベルがついている）に供給する。同様に、マスフローコントローラ１４１から１４Ｎは、めいめいの流体供給から流体（１つまたは複数の）の流れを受け取り、プロセスコントローラ２１０からセットポイントを受け取る。プロセスコントローラ２１０から受け取るセットポイントに基づいて、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、測定された量の流体を共通マニホルド２５０に供給する。図１に関して説明した実施形態と同様に、図２のプロセスコントローラ２１０は、複数のプロセスステップのそれぞれの間に、普通の形で、さまざまな量の１つまたは複数の流体を供給するようにＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれを制御するようにプログラムされる。
【００２３】
共通マニホルド２５０およびプロセスコントローラ２１０に、振分率コントローラ２２０が結合される。本発明のもう１つの実施形態によれば、振分率コントローラ２２０に、共通マニホルド２５０に流体的に結合される圧力変換器２２１、第１振分率マスフローコントローラ２２３（振分ＭＦＣ  Ａというラベルがついている）、第２振分率マスフローコントローラ２２４（振分ＭＦＣ  Ｂというラベルがついている）、第１乗算器２２６、第２乗算器２２７、減算回路２２９、およびＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）コントローラ２２２を含めることができる。第１振分率ＭＦＣ  Ａ２２３および第２振分率ＭＦＣ  Ｂ２２４が、類似するＭＦＣであり、類似する応答特性を有するようにチューニングされることが好ましいが、これらのＭＦＣのフルスケール範囲は異なる場合がある。たとえば、ＭＦＣ  Ｂが、プロセス流体の流れの比較的小さい部分を提供するのに使用される場合に、ＭＦＣ  Ｂのフルスケール範囲を、ＭＦＣ  Ａのフルスケール範囲より小さくなるように選択し、その結果、予想されるフローレートの範囲についてより高い精度を提供することができる。さらに、第１および第２の振分率ＭＦＣ２２３および２２４は、流れセンサを、バルブの上流ではなく下流（各マスフローコントローラ内）に配置され、その結果、これらのフローセンサが、共通マニホルド２５０内の圧力推移から分離されるようになっていることが好ましい。本明細書では、コントローラ２２２を、ＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）コントローラとして説明するが、本発明が、それに制限されないことを了解されたい。これに関して、ＩＤ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）コントローラ、ＬＬ（リード−ラグ）コントローラ、ＧＬＬ（利得−リード−ラグ）コントローラなど、ＰＩＤコントローラ以外の他の多数のタイプのフィードバックコントローラを使用することができる。
【００２４】
図１の実施形態と同様に、圧力変換器２２１は、共通マニホルド２５０内の圧力を表す信号を供給する。しかし、図２の実施形態では、圧力信号が、ＰＩＤコントローラ２２２に供給され、ＰＩＤコントローラ２２２は、共通マニホルド２５０内の所望の圧力を識別する圧力セットポイント制御信号も、プロセスコントローラ２２０から受け取る。通常、プロセスコントローラ２１０によって供給される圧力セットポイントは、所与のプロセスステップ中は固定された値であるが、図１に関して上で説明したように、ステップごとに、または所与のプロセスステップ中に変更することができる。一般に、圧力セットポイントは、供給ＭＦＣ１４１から１４Ｎと振分率ＭＦＣ２２３および２２４の両方が正しく動作できる範囲内の値をセットされなければならず、システム応答特性を最適化するために、この範囲の下端近くであることが好ましい。圧力変換器２２１からの信号およびプロセスコントローラ２１０からの圧力セットポイント信号に基づいて、ＰＩＤコントローラ２２２は、２つの乗算器２２６および２２７のそれぞれに集合セットポイント信号を供給する。
【００２５】
プロセスコントローラ２１０は、振分率セットポイントを、第１乗算器２２６および減算回路２２９に供給する。振分率セットポイントは、マニホルド２５０内のプロセス流体のうちで、プロセス室１６０の第１入口１５１に供給される部分または比率を表す。振分率セットポイントは、流れ全体のうちで第１入口１５１に供給されることが望まれる比率を表す、両端を含む０と１の間の値とすることができる。第１乗算器２２６は、ＰＩＤコントローラ２２２からの集合セットポイントに振分率セットポイントをかけて、第１セットポイント信号を第１振分率ＭＦＣ  Ａ２２３に供給する。プロセスコントローラ２１０からの振分率セットポイントは、減算回路２２９にも供給され、減算回路２２９は、１から振分率セットポイントの値を引いて、第２振分率セットポイントを第２乗算器２２７に供給する。第２乗算器２２７は、ＰＩＤコントローラ２２２からの集合セットポイントに第２振分率セットポイントをかけて、第２セットポイント信号を第２振分率ＭＦＣ  Ｂ２２４に供給する。振分率コントローラ２２０の動作を、これから説明する。
【００２６】
所与のプロセスステップ中に、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、プロセスコントローラ２１０から受け取るめいめいのプロセスセットポイントの制御の下で、測定された量の流体を供給する。これらの流体は、ＭＦＣ１４１から１４Ｎの出力に接続される共通マニホルド２５０内で混合され、流体混合物が、振分率コントローラ２２０の入口に流れ込む。各プロセスステップ中に、適当な時に、プロセスコントローラ２１０が、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎに適当なセットポイントを供給し、振分率コントローラ２２０に振分率セットポイント（０と１の間）を供給する。ＰＩＤコントローラ２２２は、集合セットポイントを作り、プロセスステップ中に、マニホルド２５０内の圧力が圧力セットポイントと一致するようにする。圧力セットポイントは、定数（たとえば５０から１００トル）とするか、プロセスコントローラ２１０によって供給し、ステップごとに変更することができる。ＰＩＤコントローラ２２２からの集合セットポイントに、共通マニホルド２５０への総フローレートが反映される。次いでその集合セットポイントが、プロセスコントローラ２１０からの振分率セットポイントに基づいて分割される。たとえば、集合セットポイントが、０．６（「フルスケール」の６０％）であり、振分率が、０．３である場合に、第１乗算器２２６は、０．６×０．３（すなわち０．１８）のセットポイントを、第１振分率ＭＦＣ  Ａ２２３に供給し、第２乗算器２２７は、減算回路２２９によって実行される減算に基づいて、０．６×（１−０．３）（すなわち０．４２）のセットポイントを、第２振分率ＭＦＣ  Ｂ２２４に供給する。振分率ＭＦＣ  Ａ２２３は、フルスケールの１８％を流し、振分率ＭＦＣ  Ｂは、フルスケールの４２％を流す。振分率ＭＦＣ２２３および２２４は、実質的に同一なので、振分率ＭＦＣ  Ａ２２３は、振分率セットポイントによって要求される、総計の３０％を流し、振分率ＭＦＣ  Ｂ２２４は、残りを供給する。集合セットポイントが、０．７に増やされる場合に、振分率ＭＦＣ  Ａ２２３は、０．７×０．３（すなわち０．２１）のセットポイントを見、振分率ＭＦＣ  Ｂ２２４は、０．７×（１−０．３）（すなわち０．４９）のセットポイントを見、振分率ＭＦＣ  ＡおよびＢ２２３および２２４を通る流れの総計は、フルスケールの７０％に増える。
【００２７】
ＰＩＤコントローラ２２２は、サーボ動作し、振分率ＭＦＣ２２３および２２４を通る流れ全体が、供給ＭＦＣ１４１から１４Ｎからの流れ全体と正確に等しくなるようにする。集合セットポイントが少し低すぎる場合には、圧力変換器２２１によって測定されるマニホルド圧力が、増加し始め、ＰＩＤコントローラ２２２が、集合セットポイントを増やして補償する。集合セットポイントが、少し高すぎる場合には、マニホルド圧力が減少し、ＰＩＤコントローラ２２２が、集合セットポイントを減らして補償する。
【００２８】
他の振分率コントローラ構成によって、応答を改善できることを了解されたい。たとえば、集合セットポイントを、プロセスコントローラ２１０からのセットポイントとＰＩＤコントローラ２２２からの出力の合計として計算することができる。これによって、マニホルドに入る流体が変化することの予告をコントローラに与えることによって、システムの動的応答を改善することができる。しかし、プロセスコントローラがすべてのプロセスＭＦＣに送られるプロセスセットポイントから総Ｎ２等量フローを計算することを必要とすることによって、プロセスコントローラ２１０のプログラミングが複雑になる可能性がある。また、上で図２に関して説明した実施形態を、液体などの非圧縮流体およびスラリと共に使用するために適合させることができることを了解されたい。
【００２９】
本発明のもう１つの実施形態によれば、プロセス室のめいめいの入口ポートにつながる複数の出口ポートを含む流体処理システムが提供される。たとえば、３つの出口ポートを含む流体処理システムの実施形態を、図３に関してこれから説明する。この実施形態の多くの特徴が、図２の実施形態に関して上で説明したものに似ているので、このさらなる実施形態の動作の説明中には、この２つの実施形態の間の差だけを詳細に説明する。
【００３０】
所与のプロセスステップ中に、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、プロセスコントローラ３１０から受け取るめいめいのプロセスセットポイントの制御の下で、測定された量の流体を供給する。これらの流体は、ＭＦＣ１４１から１４Ｎの出口に接続された共通マニホルド３５０内で混合され、流体混合物が、振分率コントローラ３２０の入口１５５に流れ込む。各プロセスステップ中に、適当な時に、プロセスコントローラ３１０が、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎに適当なセットポイントを供給し、振分率コントローラ３２０に複数の振分率セットポイントを供給する。ＰＩＤコントローラ３２２は、集合セットポイントを作り、プロセスステップ中に、マニホルド３５０内の圧力が圧力セットポイントと一致するようにする。圧力セットポイントは、定数とするか、プロセスコントローラ３１０によって供給し、ステップごとに変更することができる。前に説明したように、ＰＩＤコントローラ３２２からの集合セットポイントに、共通マニホルド３５０への総フローレートが反映される。その集合セットポイントが、プロセスコントローラ３１０からの複数の振分率セットポイントのそれぞれに基づいて分割される。たとえば、集合セットポイントが、０．６（「フルスケール」の６０％）であり、振分率ＭＦＣ  Ｚに供給される振分率が、０．２であり、振分率ＭＦＣ  Ｂに供給される振分率が、０．３であり、振分率ＭＦＣ  Ａに供給される振分率が、０．５である場合に、第１乗算器３２６が、第１振分率ＭＦＣ  Ｚ３２３に０．６×０．２（すなわち０．１２）のセットポイントを供給し、第２乗算器３２７が、第２振分率ＭＦＣ  Ｂ３２４に０．６×（０．３）（すなわち０．１８）のセットポイントを供給し、第３乗算器３２８が、第３振分率ＭＦＣ  Ａ３２５に０．６×０．５（すなわち０．３０）のセットポイントを供給する。
【００３１】
乗算器へのレシオ入力が、合計して１になる必要がないことを了解されたい。たとえば、同一の２０％：３０％：５０％振分を、第１振分率ＭＦＣに４０％の集合セットポイント、第２振分率ＭＦＣに６０％の集合セットポイント、第３振分率ＭＦＣに１００％の集合セットポイントを供給することによって得ることができる。ＰＩＤコントローラ２２２は、最終的に、異なる値に落ち着くが、各振分率ＭＦＣは、最終的に、前の例と同一の量の流体を流す。
【００３２】
振分率セットポイントの合計が定数になる限り、図２の減算回路２２９に似た減算回路を使用して、振分率ＭＦＣの任意の１つのセットポイントを決定できることを了解されたい。たとえば、第１および第２の乗算器３２６および３２７に供給される振分率セットポイントを、まず合計し、次に減算回路に供給して、乗算器３２８に振分率セットポイントを与えることができる。他の構成も、考慮することができる。
【００３３】
図３に関して上で説明した振分率コントローラ３２０は、３つの出口ポートを有するものとして説明されたが、３つを超える流体出口ポートを有するシステムにすぐに拡張できることを了解されたい。実際、所望の振分率を、正しい比率の複数の値に分解でき、これらの値のそれぞれに、合成（集合）セットポイントがかけられる限り、追加の流体出口ポートに対処することができる。
【００３４】
図２および３の振分率コントローラを区別する態様に、各出力ポートがそれ自体の振分率ＭＦＣを有し、振分率ＭＦＣに対するセットポイントが、互いに関する正しい比率であることと、すべての振分率ＭＦＣへのセットポイントが、一緒にサーボ動作して、所望のマニホルド圧力が維持されることを含めることができることを了解されたい。
【００３５】
本発明のもう１つの実施形態によれば、その中での１つまたは複数のマスフローコントローラの使用を不要にする振分率コントローラを含む流体処理システムが提供される。この、もう１つの実施形態を、これから図４に関して説明する。
【００３６】
図１から３に関して説明した実施形態と同様に、図４に示された流体処理システム４００には、複数の流体供給１３１から１３Ｎ（Ｓ１からＳＮというラベルがついている）が含まれ、流体供給１３１から１３Ｎのそれぞれは、プロセス流体またはプロセス流体の混合物を、めいめいのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４１から１４Ｎ（ＭＦＣ１からＭＦＣＮというラベルがついている）に供給する。同様に、各マスフローコントローラ１４１から１４Ｎは、めいめいの流体供給から流体（１つまたは複数の）の流れを受け取り、プロセスコントローラ４１０からセットポイントを受け取る。プロセスコントローラ４１０から受け取るセットポイントに基づいて、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、測定された量の流体を共通マニホルド４５０に供給する。図１から３に関して説明した実施形態と同様に、図４のプロセスコントローラ４１０は、複数のプロセスステップのそれぞれの間に、普通の形で、さまざまな量の１つまたは複数の流体を供給するようにＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれを制御するようにプログラムされる。
【００３７】
共通マニホルド４５０およびプロセスコントローラ４１０に、振分率コントローラ４２０が結合される。本発明のもう１つの実施形態によれば、振分率コントローラ４２０に、共通マニホルド４５０に流体的に結合される圧力変換器４２１、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラ４２２、第１臨界流れノズル（ＣＦＮ）４２３（ＣＦＮ  Ａ）、第２臨界流れノズル４２４（ＣＦＮ  Ｂ）、および、第１臨界流れノズル４２３および第２臨界流れノズル４２４のそれぞれの下流に配置された第１制御バルブ４２６および第２制御バルブ４２７を含めることができる。制御バルブ４２６および４２７のそれぞれが、ディジタル制御バルブであることが好ましい。第１および第２の臨界流れノズル４２３および４２４は、実質的に同一であり、流体的に共通マニホルド４５０に結合されることが好ましい。臨界流れノズル４２３および４２４のそれぞれにまたがって約２：１の圧力比が維持される場合に、臨界流れノズルのそれぞれを通る流れは、実質的に同一であり、バルブ４２６および４２７のそれぞれが開状態である時間の量を変調することによって制御することができる。バルブ４２６および４２７のそれぞれの開状態は、各バルブが開かれる頻度、各バルブが開かれる時間の持続時間、あるいはその両方に基づいて制御することができる。
【００３８】
図４からわかるように、臨界流れノズル４２３および４２４のそれぞれを通る流れは、それぞれ制御バルブ４２６および４２７を介して制御される。制御バルブ４２６および４２７のそれぞれは、ＰＷＭコントローラ４２２からパルス幅変調された制御信号４２８および４２９を受け取り、ＰＷＭコントローラ４２２は、バルブ４２６および４２７を開く持続時間（幅またはＷ）および頻度（パルスまたはＰ）を制御する。バルブのそれぞれの頻度（Ｐ）および持続時間（Ｗ）は、２つの要因によって決定される。この要因は、圧力変換器４２１によって表され、プロセスコントローラ４１０からの圧力セットポイントを介してセットされる上流圧力と、プロセスコントローラ４１０によって供給される所望の振分率セットポイント信号である。１実施形態によれば、バルブ４２６および４２７のそれぞれの持続時間（Ｗ）を同一とし、頻度を調整して、出口１５６および１５７のそれぞれに所望の比率の流体を供給することができる。たとえば、出口１５６と出口１５７の間の４０／６０振分率が所望される場合に、バルブ４２７の頻度は、バルブ４２６の頻度かける６０割る４０（すなわち、バルブ４２６の頻度の１．５倍）になる。バルブ４２６および４２７の両方の状態の持続時間（Ｗ）は、上流圧力に基づいて決定される。持続時間は、所望の上流圧力を維持するために増減される。代替案では、バルブ４２６および４２７のそれぞれに供給される制御信号４２８および４２９の頻度を、同一にし、持続時間（Ｗ）を調整して、流体の所望の比率をもたらすことができる。さらに、持続時間（Ｗ）および頻度（Ｐ）の両方を調整して、出口のそれぞれに所望の比率の流体を供給できることを了解されたい。
【００３９】
第１および第２の臨界流れノズル４２３および４２４を、実質的に互いに同一であるものとして説明したが、ある程度の差が不可避的に存在することを了解されたい。しかし、臨界流れノズルのそれぞれの特性を表し、訂正アルゴリズムを適用するようにＰＷＭコントローラ４２２をプログラムして、その特性が同一になるようにすることができる。たとえば、制御信号４２８および４２９の頻度（または持続時間）を、臨界流れノズルの特性に基づいてわずかに調整することができる。したがって、臨界流れノズルが、実質的に同一であることが好ましいが、本発明は、それに制限されない。
【００４０】
図５および６に、それぞれ図２および３に関して上で説明した実施形態に似ているが、ＰＩＤコントローラ２２２および３２２が省略された、本発明の代替実施形態を示す。当業者が了解するとおり、ＰＩＤコントローラ２２２および３２２の省略は、機能的には、１の比例ゲイン（Ｐ）、０の積分ゲイン（Ｉ）および微分ゲイン（Ｄ）を有するＰＩＤコントローラを設け、プロセスコントローラから０の圧力セットポイントを供給することと同等である。
【００４１】
図５および６の実施形態のそれぞれで、圧力変換器５２１および６２１が、共通マニホルド５５０および６５０内の圧力を表す信号を、乗算器５２６および５２７（図５）と６２６、６２７、および６２８（図６）に供給する。図５の実施形態では、プロセスコントローラ５１０が、第１乗算器５２６および減算回路５２９に、振分率セットポイントを供給する。図２の実施形態と同様に、振分率セットポイントは、マニホルド５５０内のプロセス流体のうちで、プロセス室１６０の第１入口１５１に供給される部分または比率を表す。振分率セットポイントは、流れ全体のうちで第１入力１５１に供給されることが望まれる比率を表す、両端を含む０と１の間の値とすることができる。第１乗算器５２６は、振分率セットポイントに共通マニホルド５５０内の圧力を表す信号をかけて、第１振分率ＭＦＣ  Ａ５２３に第１セットポイント信号を供給する。プロセスコントローラ５１０からの振分率セットポイントは、減算回路５２９にも供給され、減算回路５２９は、１から振分率セットポイントの値を引いて、第２振分率セットポイントを第２乗算器５２７に供給する。第２乗算器５２７は、第２振分率セットポイントに、共通マニホルド５５０内の圧力を表す信号をかけて、第２振分率ＭＦＣ  Ｂ５２４に第２セットポイント信号を供給する。
【００４２】
図６の実施形態では、プロセスコントローラ６１０が、適当な時に、振分率コントローラ６２０に複数の振分率セットポイントを供給する。これらの振分率セットポイントのそれぞれは、めいめいの乗算器６２６、６２７、および６２８に供給され、これらの乗算器は、めいめいの振分率セットポイントを受け取り、めいめいの振分率セットポイントに、圧力変換器６２１から受け取る、共通マニホルド６５０内の圧力を表す信号をかける。乗算器６２６、６２７、および６２８のそれぞれは、めいめいの振分率ＭＦＣによって供給される流体の所望の比率を反映するめいめいのセットポイント信号を、めいめいの振分率ＭＦＣ６２３、６２４、および６２５に供給する。
【００４３】
本発明のもう１つの実施形態によれば、圧力センサの必要をなくす流体処理システムが提供される。この実施形態によれば、振分率流体処理制御システムに、２つの流体出口の間でプロセス流体の流れを分割するように制御可能な比例ダイバータバルブを有する振分率コントローラと、各流体出口を通るプロセス流体の流れを測定する流量計の対と、２つの流体出口の間でのプロセス流体の流れの比率を制御する制御システムが含まれる。この実施形態を、これから図７に関して説明する。
【００４４】
図１に関して説明した実施形態と同様に、図７に示された流体処理システム７００には、複数の流体供給１３１から１３Ｎ（Ｓ１からＳＮというラベルがついている）が含まれ、流体供給１３１から１３Ｎのそれぞれは、プロセス流体またはプロセス流体の混合物を、めいめいのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４１から１４Ｎ（ＭＦＣ１からＭＦＣＮというラベルがついている）に供給する。同様に、各マスフローコントローラ１４１から１４Ｎは、めいめいの流体供給から流体（１つまたは複数）の流れを受け取り、プロセスコントローラ７１０からセットポイントを受け取り、各ＭＦＣ  １４１から１４Ｎは、測定された量の流体を共通マニホルド７５０に供給する。図１に関して説明した実施形態と同様に、図７のプロセスコントローラ７１０は、複数のプロセスステップのそれぞれの間に、普通の形で、さまざまな量の１つまたは複数の流体を供給するようにＭＦＣ１４１から１４Ｎのそれぞれを制御するようにプログラムされる。
【００４５】
共通マニホルド７５０およびプロセスコントローラ７１０に、振分率コントローラ７２０が結合される。本発明のもう１つの実施形態によれば、振分率コントローラ７２０に、共通マニホルド７５０に流体的に結合される比例ダイバータバルブ７０１、第１流量計７０２（流量計Ａというラベルがついている）、第２流量計７０３（流量計Ｂというラベルがついている）、加算器７０６、除算器７０８、およびコントローラ７２２を含めることができる。第１流量計Ａ７０２および第２流量計Ｂ７０３が、類似する応答特性を有するようにチューニングされた、類似する流量計であることが好ましい。本明細書では、コントローラ７２２を、ＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）コントローラとして説明するが、本発明が、それに制限されないことを了解されたい。これに関して、ＬＬ（リード−ラグ）コントローラ、ＧＬＬ（利得−リード−ラグ）コントローラなど、ＰＩＤコントローラ以外の他の多数のタイプのフィードバックコントローラを使用することができる。
【００４６】
比例ダイバータバルブ７０１は、バルブ駆動信号７１１の制御の下で、入口の流れを２つの出口の間で選択的に分割する常時開バルブである。どちらの出口も、閉じることができるが、一時には１つの出口しか閉じることはできない。本発明が、特定のタイプのバルブに制限されないので、ディスクバルブ、ボールバルブ、カートリッジバルブ、ソレノイド制御バルブなど、さまざまな異なるタイプのバルブをこの目的に使用できることを了解されたい。
【００４７】
比例ダイバータバルブ７０１の出口の１つは、流量計Ａ７０２の入口に流体的に結合され、もう１つの出口は、流量計Ｂ７０３の入口に流体的に結合される。流量計Ａは、加算器７０６の第１入力および除算器７０８の第１入力に接続された示された流れＡ出力信号７０４を供給する。流量計Ｂは、加算器７０６の第２入力に接続された示された流れＢ出力信号７０５を供給する。加算器７０６は、除算器７０８の第２入力に接続された総流れ信号７０７を供給する。除算器７０８は、レシオフィードバック信号７０９（すなわち、示された流れＡ／（示された流れＡ＋示された流れＢ））を計算し、この信号は、ＰＩＤコントローラ７２２のフィードバック入力に接続される。プロセスコントローラ７１０は、ＰＩＤコントローラ７２２のセットポイント入力に振分率セットポイント信号７１２を供給する。これらの信号に基づいて、ＰＩＤコントローラ７２２は、バルブ駆動信号７１１を供給し、比例ダイバータバルブ７０１によってもたらされる流体分割が制御される。振分率コントローラ７２０の動作を、これから説明する。
【００４８】
所与のプロセスステップ中に、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎは、プロセスコントローラ７１０から受け取るめいめいのプロセスセットポイントの制御の下で、測定された量の流体を供給する。これらの流体は、ＭＦＣ１４１から１４Ｎの出力に接続された共通マニホルド７５０内で混合され、流体混合物が、振分率コントローラ７２０の入口１５５に流れ込む。各プロセスステップ中に、適当な時に、プロセスコントローラ７１０が、各ＭＦＣ１４１から１４Ｎに適当なセットポイントを供給し、振分率コントローラ７２０に振分率セットポイント（０と１の間）を供給する。比例ダイバータバルブ７０１は、バルブ駆動信号７１１の制御の下で、マニホルド７５０からの入口流体流れを、その２つの出口の間で分割する。セットポイント流れまたは流体の種類の変更の直後に、バルブ７０１によってもたらされる分割が、プロセスコントローラ７１０によって要求される分割に正確に一致しない場合があることを了解されたい。
【００４９】
流量計Ａ７０２および流量計Ｂ７０３は、比例ダイバータバルブ７０１の２つの出口のそれぞれからのプロセス流体の実際の流れを測定し、示された流れ信号ＡおよびＢ７０４および７０５を供給する。これらの流れ信号が、プロセス室１６０の各流体入力に供給されるプロセス流体の流れを表すことを了解されたい。加算器７０６は、示された流れ信号ＡおよびＢ７０４および７０５を合計することによって、振分率コントローラ７２０を通る総流れ７０７を計算する。除算器７０８は、示された流れ信号Ａ７０４を総流れ信号７０７で割ることによって、レシオフィードバック信号７０９を計算する。ＰＩＤコントローラ７２２は、振分率セットポイント信号７１２をレシオフィードバック信号７０９と比較し、サーボ動作し、バルブ駆動信号７１１を調整し、レシオフィードバック信号７０９が振分率セットポイント信号７１２と等しくなるようにする。レシオフィードバック信号７０９が、少し低すぎる場合には、ＰＩＤコントローラ７２２は、バルブ駆動信号７１１を増やして補償する。同様に、レシオフィードバック信号７０９が、少し高すぎる場合には、ＰＩＤコントローラ７２２は、バルブ駆動信号７１１を減らして補償する。
【００５０】
複数の修正を、図７に関して上で説明した実施形態に対して行うことができることを了解されたい。たとえば、上で図７に関して説明した振分率コントローラ７２０には、示された流れ信号Ａを示された流れ信号ＡおよびＢの合計によって割った結果に基づいてレシオフィードバック信号７０９を決定する除算器７０８が含まれ、ＰＩＤコントローラ７１２が、レシオフィードバック信号７０９を振分率セットポイント信号７１２と比較したが、類似する機能性を、乗算器を用いて提供することができる。たとえば、除算器Ａを、振分率セットポイント信号７１２に総流れ信号７０７をかけたものに基づいて流れセットポイントを計算する乗算器に置換することができる。ＰＩＤコントローラ７２２は、所望の流れ信号Ａをこの代替の流れセットポイント信号と比較して、類似する機能性を提供する。その代わりに、比例ダイバータバルブ７０１を接続し、その結果、バルブ駆動信号７１１の増加が流量計７０２を通る流れの増加につながり、流量計７０３を通る流れの減少につながるようにするのではなく、バルブ７０１を、反対の形で接続し、バルブ駆動信号７１１を反転して補償することができる。
【００５１】
したがって、本発明の少なくとも１つの例示的実施形態を説明したが、さまざまな代替形態、修正形態、および改善を、当業者はすぐに思い浮かべるであろう。そのような代替形態、修正形態、および改善は、本発明の範囲に含まれることが意図されている。したがって、前述の説明は、例示的であるのみであって、制限的であることを意図されていない。本発明は、請求項での定義およびその同等物のみによって制限される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】プロセス流体の所定の流れを流体出口の対に供給するように適合された、本発明の１実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図２】プロセス流体の所定の流れを流体出口の対に供給するように適合された、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図３】プロセス流体の所定の流れを３つ以上の流体出口に供給するように適合された、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図４】臨界流れノズルを使用し、プロセス流体の所定の流れを流体出口の対に供給する、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図５】図２の実施形態に似ているがＰＩＤコントローラを含まない、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図６】図３の実施形態に似ているがＰＩＤコントローラを含まない、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図７】比例ダイバータバルブを使用する、本発明のもう１つの実施形態による振分率流体処理制御システムを示す図である。
【図１】
2008198203.tif 000004
【図２】
2008198203.tif 000005
【図３】
2008198203.tif 000006
【図４】
2008198203.tif 000007
【図５】
2008198203.tif 000008
【図６】
2008198203.tif 000009
【図７】
2008198203.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月15日(2008.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流れ制御システムであって、
プロセス流体の流れを受け取る流体入口と、
前記流体入口で受け取られるプロセス流体の前記流れの第１の所定の部分を供給する第１の流体出口と、
前記流体入口で受け取られるプロセス流体の前記流れの残りの部分を供給する第２の流体出口と、
前記流体入口に流体的に結合されたバルブ入口と、前記第１の流体出口に流体的に結合された第１のバルブ出口と、第２の流体出口に流体的に結合された第２のバルブ出口とを有し、前記バルブはバルブ駆動信号に応答してプロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分を前記第１の流体出口に供給し、プロセス流体の前記残りの流れを前記第２の流体出口に供給するバルブと、
前記第１の流体出口により供給されるプロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分を測定し、第１の流れ信号を供給する第１の流量計と、
前記第１の流量計に類似しており、前記第２の流体出口により供給されるプロセス流体の前記流れの前記残りの部分を測定し、第２の流れ信号を供給するため前記第１の流量計と類似する応答特性を有するようにチューニングされた第２の流量計と、
前記第１の流れ信号および前記第２の流れ信号を受け取り、プロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分と前記入口で受け取られたプロセス流体の前記流れとの比率を示すフィードバック信号を供給する算術演算回路と、
フィードバックコントローラと物理的に異なるプロセスコントローラからプロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分を示すセットポイントとフィードバック信号とを受け取り、前記セットポイントおよび前記フィードバック信号に基づいて前記バルブ駆動信号を前記バルブに供給するフィードバックコントローラとを備える流体流れ制御システム。
【請求項２】
前記算術演算回路は、前記第１および第２の流れ信号を受け取り、前記第１および第２の流れ信号を合計し、前記第１および第２の流れ信号のうちの１つと前記第１および第２の流れ信号の合計との比を示すフィードバック信号を供給する請求項１に記載の流体制御システム。
【請求項３】
前記算術演算回路は、
前記第１および第２の流れ信号を受け取り、前記第１および第２の流れ信号を合計する加算器と、
前記第１の流れ信号と前記第１および第２の流れ信号の前記合計とを受け取り、前記第１の流れ信号を前記第１および第２の流れ信号の前記合計で除算し、前記除算済み信号を前記フィードバック信号として前記フィードバックコントローラに供給する、前記加算器、前記フィードバックコントローラ、および前記第１の流量計に結合された除算器と、
を備える請求項２に記載の流体制御システム。
【請求項４】
前記算術演算回路は、
前記第１および第２の流れ信号を受け取り、前記第１および第２の流れ信号を合計する加算器と、
前記第１の流れ信号と前記第１および第２の流れ信号の前記合計とを受け取り、前記第１の流れ信号を前記第１および第２の流れ信号の前記合計で除算し、前記除算済み信号を前記フィードバック信号として前記フィードバックコントローラに供給する、前記加算器、前記フィードバックコントローラ、および前記第１の流量計に結合された除算器と、
を備える請求項１に記載の流体制御システム。
【請求項５】
前記算術演算回路は、
前記第１および第２の流れ信号を受け取り、前記第１および第２の流れ信号を合計する加算器と、
前記セットポイントを受け取り、前記セットポイントに前記第１および第２の流れ信号の前記合計を乗算し、前記乗算済み信号を前記フィードバック信号として前記フィードバックコントローラに供給する乗算器とを備える請求項１に記載の流体流れ制御システム。
【請求項６】
プロセス流体の流れを制御する方法であって、
前記第１の流量計に実質的に類似する第２の流量計と類似する応答特性を有するように第１の流量計をチューニングするステップと、
流体入口でプロセス流体の前記流れを受け取るステップと、
第１の流体出口に供給される前記流体入口で受け取られたプロセス流体の前記流れの第１の所定の部分を示すセットポイントを受け取るステップと、
前記流体入口で受け取られたプロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分を前記第１の出口に供給し、前記流体入口で受け取られたプロセス流体の前記流れの残りの部分を第２の出口に供給するように、バルブ駆動信号に基づき、バルブに指令するステップと、
前記第１の流量計により前記第１の出口に供給されるプロセス流体の前記流れの前記第１の所定の部分の流量を測定し、その結果を示す第１の流れ信号を供給するステップと、
前記第２の流量計により前記第２の出口に供給されるプロセス流体の前記流れの前記残りの部分の流量を測定し、その結果を示す第２の流れ信号を供給するステップと、
前記第１の流れ信号および前記第２の流れ信号のうちの１つと前記第１の流れ信号および前記第２の流れ信号の合計との比を決定するステップと、
前記セットポイントの比の比較結果に基づいて前記バルブ駆動信号を前記バルブに供給するステップとを含むプロセス流体の流れを制御する方法。
【外国語明細書】
2008198203000001.pdf