(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量流量制御器を改良するための方法において、
該方法は、前記質量流量制御器が、プロセッサを用いて、
流体の質量流量に対応する信号を質量流量センサーから受信することと、
ゼロから非ゼロへの流量設定点の変更の間に流量を監視することと、
制御バルブのバルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する一定の自己調整を繰り返し行うことと、
前記制御バルブを前記自己調整に基づいて制御することと、を含む動作を行う命令を実行することを含んでおり、
前記バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することが、
最終設定点の第１のパーセンテージに達する第１の測定された値を求めることと、
前記最終設定点の第２のパーセンテージに達する第２の測定された値を求めることと、を含む、質量流量制御器を改良するための方法。
【請求項２】
質量流量制御器において、
流体を受け取る流入口と、
前記流体が該質量流量制御器を通過する流路と、
前記流路を通る前記流体の質量流量に対応する信号を提供する質量流量センサーと、
該質量流量制御器の流出口から出る前記流体の流量を調整するバルブと、
以下の作用をなす命令を実行するように構成された少なくとも１つの処理構成要素とを具備し、
前記作用は、
質量流量に対応する前記信号を前記質量流量センサーから受信することと、
ゼロから非ゼロへの流量設定点の変更の間に流量を監視することと、
バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する一定の自己調整を繰り返し行うことと、
前記バルブを前記自己調整に基づいて制御することと、を含んでおり、
前記バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することが、
最終設定点の第１のパーセンテージに達する第１の測定された値を求めることと、
前記最終設定点の第２のパーセンテージに達する第２の測定された値を求めることと、を含む、質量流量制御器。
【請求項３】
質量流量制御器を改良するための方法において、
該方法は、前記質量流量制御器が、プロセッサを用いて、
ペデスタル値を流入口圧力の関数として調整することと、
ゼロから非ゼロへの流量設定点の変更の間に流量を監視することと、
制御バルブのバルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する一定の自己調整を繰り返し行うことと、
前記制御バルブを前記自己調整に基づいて制御することと、を含む動作を行う命令を実行することを含んでおり、
前記バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することが、
最終設定点の第１のパーセンテージに達する第１の測定された値を求めることと、
前記最終設定点の第２のパーセンテージに達する第２の測定された値を求めることと、を含む、質量流量制御器を改良するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、質量流量制御器（ＭＦＣ）の動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業プロセスは、様々なプロセス流体の正確な制御を必要とする。例えば、半導体産業では、質量流量制御器が、プロセスチャンバーに導入されるプロセス流体の量を正確に測定及び制御するのに用いられる。流体という用語は、本明細書においては、流れることが可能な任意の状態にある任意のタイプの物質を説明するのに用いられる。例えば、流体という用語は、液体、気体、蒸気、及び制御された流れが重要であり得る物質又は物の任意の組み合わせを含むスラリーに該当し得ることが理解されるべきである。
【０００３】
ＭＦＣの顧客は、多くの場合、品質及び性能のメトリック（例えば、設定点に達するのに要する時間及びオーバーシュートの量）としてターンオン特性を監視する。通常、オーバーシュートは許容されていない。
【０００４】
顧客は、デバイス間での再現性を所望している。ＭＦＣが正常に挙動することを確保するために、ＭＦＣは調整される。調整は、各デバイスが同じ入力を受けたときに同じ挙動を提供することができるように特定のＭＦＣ特性を較正するプロセスである。例えば、特定の設定点が与えられたとき、全てのＭＦＣは、或る特定の時間（例えば、３００ｍｓ±５０ｍｓ）内にその設定点に達すると見込まれている。ＭＦＣのうちの１つが１５０ｍｓで設定点に達し、別のＭＦＣが４００ｍｓで設定点に達する場合、顧客が可能な限り速いＭＦＣを得ることに関心があるわけではない。
【０００５】
ＭＦＣを調整することは、特殊化されたセットアップ及び経験を積んだオペレーターを必要とする困難な操作である。加えて、ＭＦＣの動作条件の変更及び物理特性の僅かな変更は、数ヶ月の動作の後にデバイスを再調整する高価な現場サービスを必要とする可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
こうして、開示の発明は、上記問題に対して１つ又は複数の解決策を提供しようとするものである。例えば、１つの実施形態では、開示の発明は、ターンオン応答特性を監視するためのアルゴリズムを実行するとともに調整パラメーターを自動的に自己調整するように構成されたＭＦＣを含む。
【０００７】
本発明の例示の実施形態が、添付された図を参照して以下で詳細に説明される。これらの図は、参照することによって本明細書の一部をなすものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】開示の実施形態による質量流量制御器の構成要素を示す図である。
【図２】開示の実施形態による初期調整及びストレスサイクルの一例を示すグラフである。
【図３Ａ】開示の実施形態による調整パラメーターを自動的に自己調整するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図３Ｂ】開示の実施形態による調整パラメーターを自動的に自己調整するためのプロセスの代替の実施形態を示すフローチャートである。
【図４】開示の実施形態による質量流量制御器において実行される変更された制御アルゴリズムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示の実施形態及びこれらの実施形態の利点は、図面の図１〜図４を参照することによって最も良く理解される。同様の参照符号は、様々な図面の同様の対応する部分に用いられている。開示の実施形態の他の特徴及び利点は、当業者には、以下の図及び詳細な説明を検討すると明らかであるか又は明らかになる。全てのそのような追加の特徴及び利点は、開示の実施形態の範囲内に含まれるように意図されている。さらに、示された図は、例示にすぎず、異なる実施形態を実施することができる環境、アーキテクチャ、設計、又はプロセスに関していかなる限定も主張又は意味することを意図するものではない。
【００１０】
図１は、開示の実施形態による質量流量制御器１００の構成要素を示している。１つの実施形態では、質量流量制御器１００は、この質量流量制御器の構成要素が取り付けられたプラットフォームであるブロック１１０を備える。熱式質量流量計１４０及びバルブアセンブリ１５０が、ブロック１１０上において、流体流入口１２０と流体流出口１３０との間に取り付けられている。他の実施形態では、熱式質量流量計１４０は、ブロック１１０を用いずにバルブアセンブリ１５０に直接ボルト留めすることができる。バルブアセンブリ１５０は、制御バルブ１７０を備える。或る特定の実施形態では、制御バルブ１７０は、ソレノイドバルブ又はピエゾバルブのうちの一方とすることができる。熱式質量流量計１４０は、通常は流体の大部分が流れるバイパス１４２と、その流体のより少量な一部分が流れる熱式流量センサー１４６とを備える。
【００１１】
熱式流量センサー１４６は、取付板又は基部１０８上に取り付けられたセンサーハウジング１０２（センサー１４６を示すために除去された状態で示された部分）内に収容されている。センサー１４６は、通常は毛管と呼ばれる小さな直径の管であり、センサー流入口部分１４６Ａと、センサー流出口部分１４６Ｂと、２つの抵抗コイル又は抵抗巻き線１４７、１４８が周囲に配置されたセンサー測定部分１４６Ｃとを有する。動作時には、電流が２つの抵抗巻き線１４７、１４８に提供され、これらの抵抗巻き線は、センサー測定部分１４６Ｃと熱接触する。抵抗巻き線１４７、１４８内の電流は、測定部分１４６内を流れる流体を、バイパス１４２を通って流れる流体の温度よりも高い温度に加熱する。巻き線１４７、１４８の抵抗は、温度とともに変化する。流体がセンサー導管を通って流れるにつれて、熱は、上流抵抗器１４７から下流抵抗器１４８に向かって運ばれ、この温度差は、センサーを通る質量流量率に比例する。
【００１２】
センサーを通る流体流量に関係した電気信号が、２つの抵抗巻き線１４７、１４８から取り出される。この電気信号は、抵抗巻き線の抵抗の差又は各巻き線を特定の温度に維持するために各抵抗巻き線に提供されるエネルギーの量の差等から、複数の異なる方法で取り出すことができる。熱式質量流量計内の流体の流量率に相関する電気信号を求めることができる様々な方法の例は、例えば、同一出願人による米国特許第6,845,659号に記載されている。この米国特許は、引用することによって本明細書の一部をなすものとする。抵抗巻き線１４７、１４８から取り出された電気信号は、信号処理後はセンサー出力信号を構成する。
【００１３】
センサー出力信号は、電気信号が測定された時に流体流量を求めることができるように、質量流量計内の質量流量に相関される。流量計を通る総流量を求めることができ、それに応じて、制御バルブ１７０を制御することができるように、センサー出力信号は、通常は、まずセンサー１４６内の流量に相関され、この流量は、次に、バイパス１４２内の質量流量に相関される。センサー出力信号と流体流量との間の相関は、複雑であり、流体の種類、流量率、流入口及び／又は流出口の圧力、温度等を含む複数の動作条件に依存する。
【００１４】
バイパス１４２は、センサーに取り付けることができ、流量計を通る総流量をセンサー出力信号から求めることができるように、バイパス１４２は、既知の流体を用いて調整され、質量流量センサー内を流れる流体と、様々な既知の流量率でバイパス内を流れる流体との間の適切な関係が求められる。幾つかの質量流量制御器では、バイパスは用いられず、全流量がセンサーを通過する。質量流量センサー部分及びバイパス１４２は、制御バルブ及び制御電子機器部分に結合し、次いで、既知の条件下で調整するようにできる。制御電子機器及び制御バルブの応答は、設定点又は入力圧力の変化に対するシステムの全体応答が既知であるように特徴付けられ、この応答は、所望の応答を提供するようにシステムを制御するのに用いることができる。
【００１５】
加えて、質量流量制御器１００は、或る地点において流路に結合された圧力変換器１１２を備えることができる。この或る地点は、通常、流路内の圧力を測定するためにバイパス１４２の上流であるが、これに限定されるものではない。圧力変換器１１２は、圧力を示す圧力信号を提供する。
【００１６】
制御電子機器１６０は、所望の質量流量率を示す設定点と、センサー導管内を流れる流体の実際の質量流量率を示す質量流量センサーからの電気流量信号とに従って制御バルブ１７０の位置を制御するのに用いられる。幾つかの実施形態では、比例制御、積分制御、比例積分（ＰＩ）制御、微分制御、比例微分（ＰＤ）制御、積分微分（ＩＤ）制御、及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御等の従来のフィードバック制御方法が、質量流量制御器内の流体の流量を制御するのに用いられる。他の実施形態は、いずれのＰＩＤタイプの制御も用いないモデルベースの制御器を用いる場合がある。制御信号（例えば、制御バルブ駆動信号）が、流体の所望の質量流量率を示す設定点信号と、質量流量センサーによって検知された実際の質量流量率に関係したフィードバック信号との差である誤差信号に基づいて生成される。制御バルブは、メイン流体流路（通常、バイパス及び質量流量センサーの下流）に位置決めされ、メイン流体流路を通って流れる流体の質量流量率を変化させるように制御（例えば、開放又は閉鎖）することができる。この制御は、質量流量制御器によって提供される。
【００１７】
図示された例では、流量率は、電気導体１５８によって閉ループシステム制御器１６０に電圧信号として供給される。この信号は、増幅され、処理され、そして、流量を変更するために、電気導体１５９を用いてバルブアセンブリ１５０に供給される。このために、制御器１６０は、質量流量センサー１４０からの信号を所定の値と比較し、それに応じて制御バルブ１７０を調整して所望の流量を達成する。
【００１８】
図１は、質量流量制御器１００が熱式質量流量センサーを備えることを示しているが、質量流量制御器１００は、開示の実施形態によれば、コリオリ型センサー又は差圧型センサーを含む他のタイプの質量流量センサーを利用することができる。コリオリベースのセンサーを用いることの利点は、温度、流量プロファイル、密度、粘度、及び均質性とは無関係に質量流量を求めることが可能であるということである。加えて、差圧型センサーは、気体制御には一般的になってきている。
【００１９】
加えて、質量流量制御器１００の上記説明は、電圧信号の使用を開示しているが、或る特定の実施形態では、質量流量制御器１００は、信号がセンサーへのデジタルコマンド及びセンサーからのデジタルコマンド並びにバルブへのデジタルコマンド及びバルブからのデジタルコマンドである分散型電子機器を備えることができる。
【００２０】
図２は、初期調整及びストレスサイクルを示すグラフの一例を示している。図２に示すように、デバイスは、工場出荷時のその応答（実線）が、許容限度を表す水平の黒線内を通過するように調整される。経時的に、このデバイスの応答は、新たな応答（破線）が限度内にもはや入らないように変化する。現在、これは、顧客によって監視されており、顧客は、その後、これらのユニットを工場に戻すか、又は現場サービス技師に来てもらい、ＭＦＣを修理するように要求する。いずれの行為も、多くの時間、コストを要し、その結果、顧客の不満をもたらす。
【００２１】
加えて、これらの応答特性は気体特有のものであるが、通常、工場では１つの気体に対してのみ調整が行われ、その後、異なる気体について調整を大きく変更する必要がある場合には、顧客の現場において再び行われる。経時的な変化に対する１つの現在の回避策は、工場において、調整後に広範なサイクルにバルブをさらし、次いで確認し、次いで必要に応じて再調整し、再びサイクルを行うことである。しかしながら、これは、多くの時間を要し、非付加価値プロセスである。
【００２２】
こうして、上述したように、開示の発明は、ターンオン応答特性を監視するとともに、調整パラメーターを自動的に自己調整するアルゴリズムを実行するＭＦＣを提供する。
【００２３】
例えば、図３Ａは、経時的に発生する変化に起因して、及び／又は代替的に流入口圧力の変化に起因してＭＦＣのバルブ応答を補正するための調整パラメーターを自動的に自己調整するためのプロセス３００Ａを示している。これらの調整パラメーターは、バルブペデスタル値等であるが、これに限定されるものではない。このバルブペデスタル値は、非ゼロの設定点を受け取った後にバルブが最初に移動する変位の量である。これは、バルブ開放の際の長い遅延を回避する最初のステップ移動と同様である。バルブペデスタル値は、通常、調整時に、オーバーシュートを伴わずに高速応答を提供することができる最も高い可能な値に設定される。この値を過度に高く設定すると、バルブは、過度に遠く過度に速く移動するので、「跳ね上がり（jump the gun）」、オーバーシュートを引き起こす。加えて、ペデスタルパラメーターは、流入口圧力及び気体特性に非常に高感度になる。加えて、経時的に、調整パラメーターは、制御バルブの動作条件の変化及び物理特性の僅かな変化に起因して調整を必要とする場合がある。
【００２４】
１つの実施形態によれば、上記で説明したようなＭＦＣは、工場出荷時のその応答が以下の式による許容限度内になるように最初に調整される。
Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐfactory（式１）
【００２５】
ここで、Ｐfactoryは、工場において求められた定数である。
【００２６】
プロセス３００Ａは、ステップ３００において、起動中又は気体の変更中にＭＦＣを初期化して関係する属性をメモリからリロードすることによって開始する。プロセス３００Ａは、次に、ゼロから非ゼロへの各設定点の変更の初期応答の間に流量を監視し（ブロック３０２）、その応答が許容限度内に収まっているか否かを測定／判断する（ブロック３０４）。例えば、１つの実施形態では、１つの測定された値は、最終設定点のＸ％に達する時間であり（Ｘは、通常、１０％〜２０％である。ｔ２０）、別の測定された値は、最終設定点のＹ％に達する時間である（Ｙは、通常、７５％〜９５％である。ｔ95）。或る特定の実施形態では、開示の実施形態は、ｔ２０及びｔ９５のみを見ることとは対照的に、曲線全体が公称曲線に対して適合しているか否かを監視することができる。
【００２７】
さらに、幾つかの実施形態では、第３の測定された値は、流量が、要求された設定点を最初に通過するときのオーバーシュートの値である（ｏｖｓ）。その値は、最終設定点の１００％〜１２５％とすることができるが、調整が全く不十分なときは２００％を上回る可能性がある。
【００２８】
応答が許容限度内に収まっている場合、プロセスはステップ３０２に戻る。一方、応答が許容限度内に収まっていない場合、プロセスは、応答を補正する自己調整を自動的に行う（ブロック３０６）。例えば、１つの実施形態では、プロセスは、制御ループのＰ、Ｉ、及びＤのパラメーターを調整することによって応答を補正する命令を実行するように構成することができる。
【００２９】
代替的に、プロセスは、ペデスタルパラメーターを調整することによって応答を補正する命令を実行するように構成することができる。このペデスタルパラメーターの調整は、ペデスタル補正値の調整等であるが、これらに限定されるものではない。例えば、図２に示すように、応答特性は、応答曲線が許容限度内に入っていない地点に経時的にゆっくりと展開する場合がある。１つの実施形態では、アルゴリズムは、例えば、以下の式に基づいて、流入口圧力の関数としてペデスタルを調整することによってこの劣化を補正する。
Ｐｅｄcorrected＝Ｐｅｄｅｓｔａｌ＊（１＋Ｐcorrectionfactor）（式２）
Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒactual＊（Ｐｅｄhigh−Ｐｅｄlow）／（Ｐｒhigh−Ｐｒlow）＋Ｐｒ０（式３）
又は
Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒ０＋Ｐｒ１＊Ｐｒactual＋Ｐｒ２＊Ｐｒactual2＋．．．＋Ｐｒｎ＊Ｐｒactualn（式４）
【００３０】
ここで、Ｐｒ０．．．Ｐｒｎは、調整プロセスの間に求められた定数であり、
Ｐｒactualは、圧力変換器１１２によって測定された圧力であり、
Ｐｅｄhigh、Ｐｅｄlowは、工場調整プロセスの間に高圧力及び低圧力において得られたそれぞれのペデスタル値であり、
Ｐcorrectionfactorは、各設定点の変更後、反復して調整される。応答が範囲外の過度に速い側にある場合、補正係数は、少しずつディクリメントされる。応答が範囲外の過度に遅い側にある場合、補正係数は、少しずつインクリメントされる。補正係数は、正又は負とすることができる。補正の量は、調整可能とすることができる。目標は、あらゆるステップにおいて調整することであるので、補正の量は、通常、いかなる突然の変更もプロセスに導入しないように非常に小さいが、経時的に相加的である。許容可能な補正の総量は、調整可能とすることができる。或る補正閾値に基づいて警報を実施することができる。
【００３１】
同様の補正は、ブロック３０６において、それぞれの補正の量、限度、及び閾値を用いて、Ｐ、Ｉ、Ｄのパラメーターについて実施することができる。
【００３２】
或る特定の時間又は或る特定の補正レベルの後に、全ての補正係数をフラッシュメモリに保存することができ、そのため、電力サイクル後に、デバイスは、０から開始するのではなく、最後に保存された値から補正を継続する。加えて、顧客が気体を定期的に変更して、それらのプロセス要件に適応させる場合、各気体についての補正が、別の気体についての補正から分離されるように、全ての補正係数は、気体依存値として保存することができる。
【００３３】
図３Ｂは、調整パラメーターを自動的に自己調整するための代替の実施形態（プロセス３００Ｂ）を示している。図３Ａとは対照的に、この実施形態では、プロセスは、電源投入時にＭＦＣを初期化し又は気体を変更して、関係する属性をメモリからリロードした（ステップ３００）後に、流入口圧力を読み取り、流入口圧力に基づいてペデスタルを補正する（ステップ３０１）。プロセスは、次に、ＭＦＣ応答を監視し（ステップ３０２）、この応答が、上記で説明したような受け入れ可能な限度の範囲外である場合（ステップ３０４）、ペデスタル等の調整パラメーターを更に調整する（ステップ３０６）。
【００３４】
図４は、開示の実施形態によるＭＦＣにおいて実行される変更された制御アルゴリズムを示している。実線の黒線は、ＭＦＣの既存の制御アルゴリズムを表している。例えば、既存の制御アルゴリズムでは、ＰＩＤ制御器４０４は、流量設定点４０２を受け取り、メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ(EEPROM)）に記憶された調整パラメーターに基づいて、ＰＩＤ制御器４０４は、制御バルブ４０６を調整する。流体流量が、次に、流量センサー４０８を用いて測定される。この流量測定は、ＰＩＤ制御器４０４に中継され、このＰＩＤ制御器は、必要に応じて制御バルブを再調整して、流体流量を制御する。
【００３５】
開示の実施形態によれば、図４における破線は、既存の制御アルゴリズムに対する変更を示している。流量測定に基づいて、この変更された制御アルゴリズムは、ブロック４１２において、上記で説明したような調整アルゴリズムを実行する。このアルゴリズムでは、圧力、温度、気体タイプ、又は他のパラメーター４１４が、調整パラメーター４１０を更新してバルブペデスタルを自動的に調整するのに用いられる。或る特定の実施形態では、或る特定の時間期間にわたって許容可能な変更の量、許容される変更の総量、行われた変更の量の報告方法、様々な誤差の報告方法等について、制限をこの新たなアルゴリズム内に設定することができる。
【００３６】
こうして、開示の発明は、調整パラメーターを自動的に自己調整するように構成された質量流量制御器を提供するための様々な実施形態を提供する。上記実施形態についての具体的な詳細が説明されているが、上記説明は、単に例示の実施形態として意図されているにすぎず、開示の実施形態の構造も実施態様も限定することを意図するものではない。
【００３７】
当業者であれば、本教示が、様々に変更したもの及び／又は高度化したものに補正可能であることを認識するであろう。上記内容は、最良の形態及び／又は他の例とみなされるものを説明したものであるが、様々な変更を行うことができるとともに、本明細書において開示された主題は、様々な形態及び例において実施することができることが理解され、また、本教示は、数多くの用途において適用することができることが理解される。これらの数多くの用途のうちの一部のみが、本明細書において説明されている。そのような変更は、本教示の真の範囲内に包含されるように意図されている。
【００３８】
本明細書において用いられている術語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。数量を指定していない名詞は、本明細書において用いられるとき、文脈上明らかに別段の指定がない限り、単数形だけでなく複数形も含むように意図されている。「備える」及び／又は「含む」という用語は、この明細書及び特許請求の範囲において用いられるとき、明記された特徴、完全体、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定しているが、１つ又は複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではないことが更に理解されるであろう。添付の特許請求の範囲における全ての手段又はステップに機能を加えた要素の対応する構造、材料、動作、及び均等物は、その機能を、具体的に請求項に記載されている他の請求項記載の要素と組み合わせて実行するための任意の構造、材料、又は動作を含むように意図されている。本発明の説明は、例示及び説明の目的で提示されており、網羅的であることも、開示された形態の発明に限定されることも意図するものではない。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、多くの変更形態及び変形形態が当業者に明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及び実用的な用途を説明するとともに、他の当業者が、考慮されている特定の使用に適するように様々な変更を有する様々な実施形態について本発明を理解することを可能にするために選ばれて記載されたものである。請求項の範囲は、開示の実施形態及び任意のそのような変更を広く包含するように意図されている。
なお、本発明は以下の特徴を以って実施することができる。
［特徴１］
質量流量制御器を改良するための方法であって、該方法は、前記質量流量制御器が、プロセッサを用いて、
ゼロから非ゼロへの設定点変更の初期応答の間に流量を監視することと、
バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する自己調整を自動的に行うことと、
を含む動作を行う命令を実行することを含む、質量流量制御器を改良するための方法。
［特徴２］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、制御ループの比例、積分、及び微分（ＰＩＤ）のパラメーターを調整することを含む特徴１に記載の方法。
［特徴３］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、ペデスタルパラメーターを調整して、経時的に発生する変化を補正することを含む特徴１に記載の方法。
［特徴４］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、流入口圧力の関数としてペデスタルを調整することを含む特徴１に記載の方法。
［特徴５］
前記バルブペデスタル値を流入口圧力の関数として調整することは、次のように求められ、
Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒactual＊（Ｐｅｄhigh−Ｐｅｄlow）／（Ｐｒhigh−Ｐｒlow）＋Ｐｒ０、
ここで、Ｐｒactualは、測定された圧力であり、Ｐｅｄhigh、Ｐｅｄlowは、工場調整プロセスの間に高圧力及び低圧力において得られたそれぞれのペデスタル値であり、Ｐｒ０は、前記工場調整プロセスの終了時に求められた定数である特徴４に記載の方法。
［特徴６］
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっているか否かを判断することは、
最終設定点の第１のパーセンテージに達する第１の測定された値を求めることと、
前記最終設定点の第２のパーセンテージに達する第２の測定された値を求めることと、
を含む特徴１に記載の方法。
［特徴７］
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっているか否かを判断することは、前記流量が前記最終設定点を最初に通過する時に発生するオーバーシュートの第３の測定された値を求めることを更に含む特徴６に記載の方法。
［特徴８］
ペデスタルパラメーターを調整することは、次のように行われ、
Ｐｅｄcorrected＝Ｐｅｄｅｓｔａｌ＊（１＋Ｐcorrectionfactor）、
ここで、Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒactual＊（Ｐｅｄhigh−Ｐｅｄlow）／（Ｐｒhigh−Ｐｒlow）＋Ｐｒ０であり、Ｐｒactualは、測定された圧力であり、Ｐｅｄhigh、Ｐｅｄlowは、工場調整プロセスの間に高圧力及び低圧力において得られたそれぞれのペデスタル値であり、Ｐｒ０は、前記工場調整プロセスの終了時に求められた定数であり、
Ｐcorrectionfactorは、前記設定点変更後に反復して調整され、ここで、前記バルブ応答が過度に速い場合には、前記Ｐcorrectionfactorは、少しずつディクリメントされ、前記応答が過度に遅い場合には、前記Ｐcorrectionfactorは、少しずつインクリメントされる特徴３に記載の方法。
［特徴９］
前記ペデスタルパラメーターは、メモリに保存される特徴８に記載の方法。
［特徴１０］
前記質量流量制御器は、前記プロセッサを用いて、メモリに保存された前記ペデスタルパラメーターに基づいて電力サイクル後に補正を引き続き行う命令を実行するように更に構成されている特徴９に記載の方法。
［特徴１１］
質量流量制御器であって、
流体を受け取る流入口と、
前記流体が該質量流量制御器を通過する流路と、
前記流路を通る前記流体の質量流量に対応する信号を提供する質量流量センサーと、
該質量流量制御器の流出口から出る前記流体の流量を調整するバルブと、
以下の作用をなす命令を実行するように構成された少なくとも１つの処理構成要素とを具備し、
前記作用は、
ゼロから非ゼロへの設定点変更の初期応答の間に流量を監視することと、
バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する自己調整を自動的に行うこととを含んで成る質量流量制御器。
［特徴１２］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、制御ループの比例、積分、及び微分（ＰＩＤ）のパラメーターを調整することを含む特徴１１に記載の質量流量制御器。
［特徴１３］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、ペデスタルパラメーターを調整して、経時的に発生する変化を補正することを含む特徴１１に記載の質量流量制御器。
［特徴１４］
前記バルブ応答を補正する前記自己調整は、流入口圧力の関数としてペデスタルを調整することを含む特徴１１に記載の質量流量制御器。
［特徴１５］
前記バルブペデスタル値を流入口圧力の関数として調整することは、次のように求められ、
Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒactual＊（Ｐｅｄhigh−Ｐｅｄlow）／（Ｐｒhigh−Ｐｒlow）＋Ｐｒ０
ここで、Ｐｒactualは、測定された圧力であり、Ｐｅｄhigh、Ｐｅｄlowは、工場調整プロセスの間に高圧力及び低圧力において得られたそれぞれのペデスタル値であり、Ｐｒ０は、前記工場調整プロセスの終了時に求められた定数である特徴１４に記載の質量流量制御器。
［特徴１６］
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっているか否かを判断することは、
最終設定点の第１のパーセンテージに達する第１の測定された値を求めることと、
前記最終設定点の第２のパーセンテージに達する第２の測定された値を求めることと、
を含む特徴１１に記載の質量流量制御器。
［特徴１７］
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっているか否かを判断することは、
前記流量が前記最終設定点を最初に通過する時に発生するオーバーシュートの第３の測定された値を求めること、
を更に含む特徴１６に記載の質量流量制御器。
［特徴１８］
ペデスタルパラメーターを調整することは、次のように行われ、
Ｐｅｄcorrected＝Ｐｅｄｅｓｔａｌ＊（１＋Ｐcorrectionfactor）、
ここで、Ｐｅｄｅｓｔａｌ＝Ｐｒactual＊（Ｐｅｄhigh−Ｐｅｄlow）／（Ｐｒhigh−Ｐｒlow）＋Ｐｒ０であり、Ｐｒactualは、測定された圧力であり、Ｐｅｄhigh、Ｐｅｄlowは、工場調整プロセスの間に高圧力及び低圧力において得られたそれぞれのペデスタル値であり、Ｐｒ０は、前記工場調整プロセスの終了時に求められた定数であり、
Ｐcorrectionfactorは、前記設定点変更後に反復して調整され、ここで、前記バルブ応答が過度に速い場合には、前記Ｐcorrectionfactorは、少しずつディクリメントされ、前記応答が過度に遅い場合には、前記Ｐcorrectionfactorは、少しずつインクリメントされる特徴１３に記載の質量流量制御器。
［特徴１９］
前記ペデスタルパラメーターは、メモリに保存される特徴１８に記載の質量流量制御器。
［特徴２０］
質量流量制御器を改良するための方法であって、該方法は、前記質量流量制御器が、プロセッサを用いて、
ペデスタルを流入口圧力の関数として調整することと、
ゼロから非ゼロへの設定点変更の初期応答の間に流量を監視することと、
バルブ応答が許容限度内に収まっているか否かを判断することと、
前記バルブ応答が前記許容限度内に収まっていないとの判断に応答して、前記バルブ応答を補正する自己調整を自動的に行うこととを含む動作を行う命令を実行することを含む質量流量制御器を改良するための方法。
【符号の説明】
【００３９】
１００    質量流量制御器
１０２    センサーハウジング
１０８    基部
１１０    ブロック
１１２    圧力変換器
１２０    流体流入口
１３０    流体流出口
１４０    質量流量センサー
１４２    バイパス
１４６    熱式流量センサー
１４６Ａ    センサー流入口部分
１４６Ｂ    センサー流出口部分
１４６Ｃ    センサー測定部分
１４７    上流抵抗器
１４８    下流抵抗器
１５０    バルブアセンブリ
１５８    電気導体
１５９    電気導体
１６０    制御器
１７０    制御バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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