CN114174950B - 压力调节流量控制器 - Google Patents

Abstract

本文揭露了一种用于控制气体的流率的设备，包含经配置以限制气体的流率的流量限制元件；耦合到流量限制元件的入口的压力调节器，其中该压力调节器经配置以控制压力调节器和流量限制元件之间的气体压力；耦合至流量限制元件的出口的流量计，其中该流量计经配置以测量流量限制元件的出口处的气体的流率；和操作性地耦合至压力调节器和流量计的控制器，其中该控制器接收流量计的流率测量值、确定与目标流率相关联的压力设定、并使压力调节器具有压力设定。

Description

压力调节流量控制器

技术领域

本公开内容的实施方式一般涉及用于通过调节气体的压力来控制气体的流率的方法和设备。

背景技术

在电子装置制造系统中，控制气体的流率提出了共同的挑战。在一些电子装置制造系统中，处理气体(即，在制造电子装置期间使用的气体)和/或清洁气体(即，用于清洁制造的电子装置的气体和/或用于制造电子装置的腔室)可具有高质量流量(即，500每分钟标准升(slm)或更高)的精确输送目标，以及精确控制低流率(即，10slm或更低)的能力。传统的电子装置制造系统通常使用一个或多个质量流量控制器(MFC)来测量和控制处理气体的质量流率。MFC可包含基于热的MFC、基于压力的MFC、或衰减率MFC等。

每一类型的MFC可施加一个或多个限制，取决于使用MFC的应用，因此使MFC在测量和控制气体流速上成为无效率且昂贵的选择。例如，衰减率MFC可用于气体流率小于2.0slm的有限应用中。如果处理气体的下游压力(即，基于压力的MFC的出口处)保持在约400托或更低，可在应用中使用基于压力的MFC以获得准确的测量值和控制精度。基于热的MFC可用于气体流率高达500slm的应用中。然而，基于热的MFC通过使用一个或多个加热元件和/或基于热的传感器来增加气体的温度以测量气体流率。取决于由基于热的MFC测量的气体的化学性质，温度的增加可使基于热的MFC的一个或多个部件腐蚀或使气体分解。另外，在基于热的MFC中使用的传感器可能无法撷取超出某些阈值的流率测量值，因此，使用基于热的MFC无法获得宽范围的流率测量值。基于热的MFC、基于压力的MFC、和衰减率MFC的每一者所带来的限制提高了气体输送系统的成本。

发明内容

所述的一些实施方式涵盖了一种质量流量控制设备，包含流量限制元件，该流量限制元件经配置以限制气体的流率。该质量流量控制设备进一步包含压力调节器，该压力调节器耦合至该流量限制元件的入口，其中该压力调节器经配置以控制该压力调节器及该流量限制元件之间的该气体的压力。该质量流量控制设备进一步包含流量计，该流量计耦合至该流量限制元件的出口。该流量计经配置以测量该流量限制元件的出口处的该气体的该流率。该质量流量控制设备进一步包含控制器，该控制器操作性地耦合至该压力调节器及该流量计。该控制器由该流量计接收该流率的测量值，确定与目标流率相关联的压力设定，且使该压力调节器具有该压力设定。

在一些实施方式中，一种方法包含以下步骤：从质量流量控制设备的流量计接收气体的流率的测量值。该流量计耦合至该质量流量控制设备的流量限制元件的出口，且该流量计经配置以测量该流量限制元件的该出口处的该气体的该流率。该方法进一步包含以下步骤：基于该气体的测量的该流率及该气体的目标流率之间的差异，确定以改变该气体的该流率。响应于确定以改变该气体的该流率，可确定该气体对应于该目标流率的目标压力。该方法进一步包含以下步骤：传送对应于该气体的该目标压力的压力设定至该质量流量控制设备的压力调节器，该压力调节器耦合至该流量限制元件的入口，其中该压力调节器经配置以根据该压力设定来控制该压力调节器及该流量限制元件之间的该气体的该压力。

在一些实施方式中，一种非暂时计算机可读介质包含指令，在由处理装置执行时，所述指令使该处理装置执行操作，包含以下步骤：从质量流量控制设备的流量计接收气体的流率的测量值，其中该流量计耦合至该质量流量控制设备的流量限制元件的出口，且该流量计经配置以测量该流量限制元件的该出口处的该气体的该流率。所述操作进一步包含以下步骤：基于该气体的测量的该流率及该气体的目标流率之间的差异，确定以改变该气体的该流率。所述操作进一步包含以下步骤：确定该气体对应于该目标流率的目标压力。所述操作进一步包含以下步骤：传送对应于该气体的该目标压力的压力设定至该质量流量控制设备的压力调节器，该压力调节器耦合至该流量限制元件的入口，其中该压力调节器经配置以根据该压力设定来控制该压力调节器及该流量限制元件之间的该气体的该压力。

附图说明

在附图的图中由范例而非限制的方式图示了本公开内容，其中相似的附图标记指示相似的元件。应注意，在本公开内容中对“一(an)”或“一个(one)”实施方式的不同引用不一定是同一实施方式，且这样的引用意味着至少一个。

图1描绘了根据本公开内容的实施方式的处理腔室的截面图。

图2描绘了根据本公开内容的实施方式的压力调节流量控制器的截面图。

图3图示了根据本公开内容的实施方式的用于基于气体压力来控制气体的流率的方法。

图4图示了根据本公开内容的实施方式的用于产生用于控制气体流率的校准数据的方法。

图5是图标根据某些实施方式计算机系统的方块图。

具体实施方式

本文所述实施方式涉及用于通过调节气体的压力来控制电子装置制造系统的气体的流率的设备和方法。压力调节流量控制器可包含流量限制元件、耦合到流量限制元件的入口的压力调节器、耦合到流量限制元件的出口的流量计、及系统控制器。系统控制器可操作性地耦合到压力调节器和流量计。在一些实施方式中，压力调节器可为电动气动压力调节器。在一些实施方式中，流量限制元件包含以下至少一者：针阀、电动阀、或压电阀。

可由流量计来测量气体的流率，流量计可经配置以测量在流量限制元件的出口处的气体的流率。响应于流量计测量气体的流率，可将测量的流率传送到系统控制器。基于针对气体所测量的流率和目标流率，系统控制器可确定是否改变气体的压力设定以使气体的流率对应于目标流率。系统控制器可确定用于压力调节器的压力设定，其中压力设定与目标流率相关联。系统控制器可基于由控制器维护的将压力设定映射到流率的校准数据来确定压力设定。在确定与目标流率相关联的压力设定之后，控制器可将压力设定传送到压力调节器。根据接收到的压力设定，压力调节器可控制气体的压力。通过根据接收到的压力设定来控制气体的压力，压力调节器可间接地增加或减小流经流量限制元件的气体的流率，以便达到气体的目标流率。在一些实施方式中，压力调节流量控制器可具有约0每分钟标准升(slm)及约1200slm之间的操作范围。在其他实施方式中，压力调节流量控制器可具有约0slm及约500slm之间的操作范围。

在一些实施方式中，压力调节流量控制器可进一步包含旁通流量元件，该旁通流量元件耦合至压力调节器及流量计而与流量限制元件并联。旁通流量元件可包含阀，该阀经配置以响应于离开压力调节器的气体压力超过机械或预定软件控制的阈值或离开压力调节器的气体的流率超过阈值而开启。在一些实施方式中，流量限制元件和旁通流量元件可为针阀的部件。在一些实施方式中，压力调节流量控制器可包含耦合到压力调节器和流量计的多个旁通流量元件。在这样的实施方式中，多个旁通流量元件可并联地耦合在一起，以促进高流率(即，大于约500slm的流率)。

如上所述，系统控制器可维持将压力设定映射到流率的校准数据。系统控制器可使用校准数据来确定达到目标流率的压力设定。在一些实施方式中，压力设定可包含与目标流率相关联的目标压力。在其他实施方式中，压力设定可包含目标压力和与测量的气体流率相关联的气体压力之间的差异及根据该差异来增加或减小气体压力的指令。可在电子装置制造系统的初始化期间或之后产生校准数据。在一些实施方式中，校准数据是由系统控制器产生的，该系统控制器向压力调节器传送指示以修改对应于一组测试压力的测试压力的气体压力。系统控制器可从流量计接收对应于测试压力的流率测量值。系统控制器可更新测试压力及流率测量值之间的关联性，其中该关联性将用于确定达到目标流率的压力设定。

通常，精确控制在电子制造处理中使用的处理气体的流率以更好地控制制造处理可为有利的。如本文所述，通过使用由流量限制元件、压力调节器、流量计、和系统控制器配置的MFC来测量和控制处理气体，可实现约0slm至约500slm之间的流率。在压力调节流量控制器包含一个或多个旁通流量元件的一些实施方式中，可实现大于500slm的流率。使用由流量限制元件、压力调节器、流量计、和控制器配置的MFC来测量和控制处理气体可为进一步有利的，因为在实施方式中描述的MFC不调整被测量气体的温度。通过不使用基于热的部件来增加气体的温度，该气体不会使压力调节流量控制器的部件腐蚀或压力调节流量控制器内的气体分解。

关于用于限制在电子装置制造系统中使用的气体的流率的MFC讨论了实施方式。然而，应理解，本文描述的实施方式也适用于用于其他目的的MFC，例如限制在其他制造系统中使用的气体的流率。

图1描绘了根据本公开内容的实施方式的处理腔室100的截面图。处理腔室100可用于提供腐蚀性等离子体环境的处理中。例如，处理腔室100可为用于等离子体蚀刻器或等离子体蚀刻反应器、等离子体清洁器等的腔室。在替代的实施方式中，可使用可或不可暴露于腐蚀性等离子体环境中的其他处理腔室。腔室部件的一些范例包含化学气相沉积(CVD)腔室、物理气相沉积(PVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室、离子辅助沉积(IAD)腔室、蚀刻腔室、及其他类型的处理腔室。在一些实施方式中，处理腔室100可为在电子装置制造系统中使用的任何腔室。

在一个实施方式中，处理腔室100包含腔室主体102和封闭内部空间106的喷头130。喷头130可包含喷头基座和喷头气体分配板。替代地，在一些实施方式中，喷头130可由盖和喷嘴代替，或在其他实施方式中，可由多个派形喷头隔室和等离子体产生单元代替。腔室主体102可由铝、不锈钢、或其他合适材料(例如钛(Ti))制成。腔室主体102通常包含侧壁108和底部110。

可在侧壁108附近设置外衬垫116以保护腔室主体102。可将外衬垫116制造为包含一个或多个孔。在一个实施方式中，外衬垫116由氧化铝制成。

排气端口126可限定在腔室主体102中，且可将内部空间106耦合到泵系统128。泵系统128可包含一个或多个泵和节流阀以用于抽空和调节处理腔室100的内部空间106的压力。

气体面板158可耦合至处理腔室100，以经由喷头130经由供应管线112提供处理和/或清洁气体至内部空间106。压力调节流量控制器160可耦合至气体面板158及处理腔室100。压力调节流量控制器160可用于测量和控制从气体面板158到内部空间106的气体流量。压力调节流量控制器160可至少包含流量限制元件、耦合至流量限制元件的入口的压力调节器、和耦合至流量限制元件的出口的流量计。压力调节器和流量计可操作性地耦合到系统控制器，其中系统控制器确定与目标流率相关联的压力设定，且使压力调节器具有压力设定。在图2中提供关于压力调节流量控制器的更多细节。在一些实施方式中，一个或多个气体面板158可耦合至处理腔室100，以通过喷头130将气体提供给内部空间106。在这样的实施方式中，一个或多个压力调节流量控制器160可耦合至每一气体面板158及处理腔室100。

喷头130可被支撑在腔室主体102的侧壁108上。可开启喷头130(或盖)以允许进入处理腔室100的内部空间106，且在关闭时可为处理腔室100提供密封。气体面板158可耦合至处理腔室100，以经由喷头130或盖和喷嘴(例如，经由喷头或盖和喷嘴的孔)向内部空间106提供处理和/或清洁气体。可使用喷头130以用于介电蚀刻(介电材料的蚀刻)的处理腔室。喷头130可包含气体分配板(GDP)且可在整个GDP中具有多个气体输送孔洞132(也称为通道)。可由金属或合金板形成喷头130，并具有如本文所述的多层保护涂层的保护。金属或合金板可由铝、铝合金、或其他金属或金属合金组成。喷头130可形成为具有结合到铝基或阳极氧化铝基的GDP。GDP可由Si或SiC制成，或可为陶瓷，例如Y₂O₃、Al₂O₃、Y₃Al₅O₁₂(YAG)等。

对于用于导体蚀刻(导电材料的蚀刻)的处理腔室，可使用盖而不是喷头。盖可包含装配到盖的中心孔洞中的中心喷嘴。盖可为陶瓷，例如Al₂O₃、Y₂O₃、YAG，或包含Y₄Al₂O₉和Y₂O₃-ZrO₂的固溶体的陶瓷化合物。喷嘴也可为陶瓷，例如Y₂O₃、YAG，或包含Y₄Al₂O₉和Y₂O₃-ZrO₂的固溶体的陶瓷化合物。

可用于在处理腔室100中处理基板的处理气体的范例包含了含卤素的气体，例如C₂F₆、SF₆、SiCl₄、HBr、NF₃、CF₄、CHF₃、CH₂F₃、F、NF₃、Cl₂、CCl₄、BCl₃和SiF₄等及其他气体，例如O₂或N₂O。可使用压力调节流量控制器160来测量这些气体的任一种的流率。可由这些和/或其他处理气体的任一种形成远程等离子体，然后通过压力调节流量控制器160经由供应管线112输送到腔室100。据此，远程等离子体可由以下组成：C₂F₆、SF₆、SiCl₄、HBr、NF₃、CF₄、CHF₃、CH₂F₃、F、NF₃、Cl₂、CCl₄、BCl₃和SiF₄等及其他气体，例如O₂或N₂O。载体气体的范例包含N₂、He、Ar和对处理气体呈惰性的其他气体(例如，非反应性气体)。

基板支撑组件148设置在喷头130下方的处理腔室100的内部空间106中。基板支撑组件148在处理期间保持基板144。环(例如，单个环)可覆盖静电吸盘150的一部分，且可保护被覆盖的部分在处理期间不暴露于等离子体。在一个实施方式中，该环可为硅或石英。

可将内衬垫涂覆在基板支撑组件148的周边上。内衬垫可为含卤素的气体阻抗材料，例如参考外衬垫116所讨论。在一个实施方式中，内衬垫可由外衬垫116的相同材料制成。

在一个实施方式中，基板支撑组件148包含支撑静电吸盘150的基座152。静电吸盘150进一步包含导热基座和由粘合剂结合到导热基座的静电圆盘(puck)，在一个实施方式中，该粘合剂可为硅树脂。静电吸盘150的导热基座和/或静电圆盘可包含一个或多个可选的嵌入式加热元件、嵌入式热隔离器和/或导管，以控制基板支撑组件148的侧向温度分布。静电圆盘可进一步包含可在静电圆盘的上表面中形成的多个气体通路，例如沟槽、台面、和其他表面特征。气体通路可经由在静电圆盘中钻出的孔洞流体地耦合至传热(或背侧)气体(例如，He)的源。在操作中，可以受控的压力将背侧气体提供进入气体通路，以增强静电圆盘和被支撑的基板144之间的热传送。静电吸盘150可包含至少一个由吸盘电源控制的夹持电极。

图2描绘了根据本公开内容的实施方式的压力调节流量控制器200的截面图。压力调节流量控制器200可经配置以测量和控制在电子装置制造系统中使用的处理气体和/或清洁气体的质量流率，因此可被认为是MFC的一种。在一些实施方式中，压力调节流量控制器200可对应于图1的压力调节流量控制器160。压力调节流量控制器200可经由供应管线204耦合到气体供应202。气体供应202和供应管线204可分别对应于图1的气体面板158和供应管线112。

如先前所讨论的，压力调节流量控制器200可至少包含压力调节器206、流量限制元件(流量限制器)208和流量计210。压力调节器206可耦合至流量限制元件208的入口，且流量计210可耦合到流量限制元件208的出口。压力调节流量控制器200可进一步包含系统控制器230，系统控制器230操作性地耦合到压力调节器206和流量计210。流量计210的出口可经由供应管线212耦合到电子制造系统(也未展示)或其他系统的处理腔室的入口。

压力调节器206可经配置以控制压力调节器206和流量限制元件208之间的气体压力。在一些实施方式中，压力调节器206可为电动气动压力调节器(e-调节器)。压力调节器206可具有约0kPa至约750kPa之间的操作压力控制范围。在一些实施方式中，压力调节器206可具有约0kPa至约500kPa之间的操作压力控制范围。在其他实施方式中，压力调节器206可具有约100kPa至约400kPa之间的操作压力控制范围。在一些实施方式中，压力调节器206可具有约100kPa的最小工作压力和约700kPa的最大工作压力。在一些实施方式中，压力调节器206可具有约0slm至约1500slm之间的气体流率容量。在其他实施方式中，压力调节器206可具有约10slm至约500slm之间的气体流率容量。

在一些实施方式中，压力调节器206可进一步包含控制器部件。控制器部件可包含中央处理单元(CPU)、微控制器、或其他合适的计算机处理装置、存储器和支持电路。控制器部件可经配置以执行与压力调节器206的操作相关的编程指令。例如，压力调节器206可执行与增加或减小压力调节器206的出口处的气体压力相关的指令。控制器部件可进一步包含输入/输出(I/O)部件，该输入/输出部件经配置以从系统控制器传送和/或接收指令。如先前所讨论，压力调节器206可操作性地耦合到系统控制器230。系统控制器230可将一个或多个压力设定传送到压力调节器206，使压力调节器206根据所传送的压力设定来改变气体的压力。

流量限制元件208可经配置以限制气体的流率。流量限制元件208可具有约0slm至约1200slm之间的操作流率范围。在一些实施方式中，流量限制元件208可具有约10slm至约500slm之间的操作流率范围。在一些实施方式中，流量限制元件208可为针阀、电动阀、压电阀等。

在一些实施方式中，压力调节流量控制器200可进一步包含旁通流量元件214。旁通流量元件214可包含旁通流量路径和旁通阀。旁通阀可经配置以响应于气体压力超过阈值压力或气体流率超过阈值流率而开启。与没有旁通流量元件214的可能情况相比，旁通流量元件214可促进更高的气体流率。在一些实施方式中，旁通流量元件214可并联耦合至流量限制元件208。在一些实施方式中，旁通阀可为机械节流阀。

在一些实施方式中，流量限制元件208和旁通流量元件214可为单个流量限制元件218的部件。例如，在一些实施方式中，流量限制元件208和旁通流量元件214可为速度控制阀的部件。在这样的实施方式中，流量限制元件208可具有约0slm至约1200slm之间的操作流率范围。在其他实施方式中，流量限制元件可具有约10slm至约500slm之间的操作流率范围。流量限制元件208可包含一个或多个机械部件，可在流量限制元件208内移动(例如，手动或自动)，以便增加或减少通过流量限制元件208的气体流量。在一些实施方式中，当气体流经限制元件208时，流量限制元件208内的一个或多个机械部件可能不会移动。在这样的实施方式中，可基于气体流经流量限制元件208之前的气体压力来控制气体的流率。如先前所述，可由压力调节器206来控制气体压力，压力调节器206耦合到流量限制元件208的入口。

流量计210可经配置以测量流量限制元件208的出口处的气体的流率。流量计210可为以下至少一者：基于热的流量计、基于压力的流量计等。在一些实施方式中，流量计210可具有约0slm至约2000slm之间的操作流量范围。在其他实施方式中，流量计210可具有约10slm至约500slm的操作流量范围。

在一些实施方式中，流量计210可进一步包含控制器部件。控制器部件可包含中央处理单元(CPU)、微控制器、或其他合适的计算机处理装置、存储器、和支持电路。控制器部件可经配置以执行与流量计210的操作相关的编程指令。例如，流量计210可执行与测量流经流量计210的气体流率相关的指令。控制器部件可进一步包含输入/输出(I/O)部件，该输入/输出部件经配置以从系统控制器230传送和/或接收指令。

如先前所述，流量计210可与系统控制器230操作性地耦合。系统控制器230可从流量计210接收在流量限制元件208的出口处的气体流率的测量值。在一些实施方式中，流量计210可经配置以一致地(例如，连续地)测量在流量限制元件208的出口处的气体的流率，且在产生测量值时将流率的测量值传送至系统控制器230。在其他实施方式中，流量计210可经配置以周期性地测量气体的流率，且在产生测量值时将测量值传送至系统控制器230。在这样的实施方式中，可由压力调节流量控制器200的使用者或基于与压力调节流量控制器的一个或多个部件相关联的一个或多个操作条件来建立流量计210测量气体流率的周期。

系统控制器230可为耦合到和/或经配置以控制电子装置制造系统的一个或多个部件的任何合适的计算装置。在一些实施方式中，系统控制器230可经配置以控制压力调节流量控制器200的一个或多个部件，但是不可经配置以控制制造系统的其他部件。系统控制器230可包含中央处理单元、微控制器、或其他合适的计算机处理装置、存储器、和支持电路。系统控制器230可经配置以执行与压力调节流量控制器200的操作相关的编程指令。在一些实施方式中，系统控制器230可为可编程逻辑控制器(PLC)、芯片上系统SoC、服务器计算机、或其他类型的计算装置。

系统控制器230可经配置以由流量计210接收流率的测量值。响应于接收流率的测量值，系统控制器230可基于所测量的流率与气体的目标流率之间的差异来确定以改变气体的流率。系统控制器230可确定对应于目标流率的目标压力，且将对应于气体的目标压力的压力设定传送至压力调节器。可基于将压力设定映射到流率的校准数据232来确定压力设定。可在针对不同气体的校准期间确定不同的校准数据232。在一些实施方式中，压力设定可包含与目标流率相关联的目标压力。在其他实施方式中，压力设定可包含目标压力和与所测量的气体流率相关联的气体压力之间的差异，及给压力调节器的指令，以根据该差异来增加或减小气体的压力。响应于基于校准数据来确定压力设定，系统控制器230可将压力设定传送到压力调节器206。响应于从系统控制器230接收压力设定，压力调节器206可根据所接收的压力设定来改变气体压力。相对于图3和图4提供了关于确定压力设定和产生校准数据232的进一步细节。

图3图示了根据本公开内容的实施方式的用于基于气体的压力来控制气体的流率的方法300。可例如由压力调节流量控制器的系统控制器(例如，计算装置)来执行方法300的操作。在方块310处，可接收气体流率的测量值。在一些实施方式中，可由压力调节流量控制器的系统控制器来接收气体流率的测量值，例如图1的压力调节流量控制器160或图2的压力调节流量控制器200。在一些实施方式中，可从压力调节流量控制器的流量计来接收气体流率的测量值，例如图2的流量控制器210。

在方块320处，确定所测量的流率与目标流率之间的差异。系统控制器可基于所测量的气体流率与气体的目标流率之间的差异来确定改变气体的流率。在一些实施方式中，系统控制器也可接收气体的目标流率。可通过处理配方的设定来建立目标流率，该处理配方可被提供给系统控制器。可基于压力调节流量控制器的一个或多个部件的操作条件来额外地或替代地建立目标流率。

在方块330处，系统控制器可确定差异是否超过差异阈值。在一些实施方式中，阈值差异可为固定的或可配置的设定。在其他实施方式中，可基于压力调节流量控制器的一个或多个部件的操作条件或操作阈值来建立阈值差异。在一些实施方式中，阈值差异是0slm。据此，当前流率与目标流率之间的任何差异都可触发压力的改变。如果差异超过差异阈值，则该方法可继续进行到方块340。如果差异没有超过差异阈值，则该方法可进行到方块360。

在方块340处，可确定对应于目标流率的气体的目标压力和对应于测量的流率的气体压力。在一些实施方式中，通过从由系统控制器维护的校准数据中识别目标压力来确定气体的目标压力。校准数据可将由压力限制器控制的气体压力映射到由流量计测量的流率。本文相对于图4提供了关于校准数据的产生的进一步细节。控制器可确定气体的目标流率和所测量的气体流率。基于目标流率和所测量的流率，控制器可从校准数据中识别与目标流率相关联的目标压力和与测量流率相关联的气体压力。系统控制器也可确定压力调节器的当前压力设定。

在一些实施方式中，系统控制器可考虑一个或多个系统误差(即，气体不预期的温度升高等)，以确定与目标流率相关联的目标压力。在这样的实施方式中，系统控制器可使用以下至少一者来考虑一个或多个系统误差：比例控制增益(即，展示目标流率和测量流率之间的比例关系的项或值)、积分控制增益(即，考虑目标流率和测量流率之间的过去差异的项或值)、及微分控制增益(即，表示目标流率和测量流率之间的误差正在改变的速率的项或值)。如在方块320处确定的，可使用比例控制增益、积分控制增益、和微分控制增益以及从系统控制器接收的目标流率和测量流率之间的差异，来确定针对气体的经调整的目标流率。在一些实施方式中，经调整的目标流率可略高于或略低于所接收的目标流率(即，±10％差异)。可基于经调整的目标流率而非接收到的目标流率，从校准数据中识别针对系统的目标压力。通过基于经调整的目标流率识别目标压力，可更准确地识别目标压力，因为经调整的目标流率考虑了一个或多个系统误差，如果基于接收的目标流率来识别目标压力，则未考虑该一个或多个系统误差。另外，由于经调整的目标流率考虑目标流率与测量流率之间的先前差异，系统控制器可更快地识别针对气体的目标压力。

在方块350处，将压力设定传送到压力调节器，使压力调节器改变气体的压力以对应于目标压力。在一些实施方式中，压力设定可包含气体的目标压力。在这样的实施方式中，压力调节器的控制器部件可执行一系列的一个或多个指令，使气体压力依据压力设定的目标压力而增加或减小。在其他实施方式中，压力设定可包含目标压力和气体压力之间的差异。在这样的实施方式中，压力调节器的控制器部件可执行一系列的一个或多个指令，使气体压力根据压力设定的压力差异而增加或减小。

在方块360处，可确定气体是否仍流经压力调节流量控制器。可基于流量计测量的气体流率是否超过阈值流率来确定气体是否仍在流动。例如，阈值流率可为1.0slm。如果系统控制器从流量计接收的测量值指示气体流率小于1.0slm，可确定气体不再流经压力调节流量控制器。如果确定气体并非仍流经压力调节流量控制器，方法300可终止。

如果确定气体仍流经压力调节流量控制器，方法300可返回到方块310，其中方法300可在气体流动的同时持续地重复。据此，控制器可接收气体流率的第二测量值。根据压力设定，可在压力调节器改变了气体压力之后接收第二测量值。根据先前描述的实施方式，控制器可基于所测量的气体流率与气体的目标流率之间的差异来确定是否改变气体的流率。在一些实施方式中，可首先执行较大的压力改变，随后进行较小的压力改变，以将流率快速调整至目标流率。

图4图示了根据本公开内容的实施方式的用于产生用于控制气体流率的校准数据的方法400。可例如由压力调节流量控制器的系统控制器(例如，计算装置)来执行方法400的操作。气体的压力与气体的流率之间的关系可为非线性关系(即，气体压力的恒定改变不一定对应于气体流率的恒定改变，反之亦然)。这样，可产生校准数据以供系统控制器用以确定对应于气体的目标流率的压力调节器的压力设定。在一些实施方式中，可在压力调节流量控制器的初始化时产生校准数据。在其他实施方式中，可在压力调节流量控制器已初始化之后，响应于使用者请求重新校准压力调节流量控制器来产生校准数据。在一些实施方式中，校准数据施用于特定气体。据此，如果可由压力调节流量控制器监视和控制多种气体，可针对不同气体执行不同的校准。

在方块410处，将第一指示传送到压力调节器以修改对应于一组测试压力的测试压力的气体压力。根据前述实施方式，压力调节器可为压力调节流量控制器的压力调节器。在一些实施方式中，由压力调节流量控制器的使用者或由校准配方来提供该组测试压力。在其他实施方式中，基于与压力调节流量控制器的一个或多个部件相关联的一个或多个操作条件来建立该组测试压力。例如，可基于压力调节器的最小操作压力和压力调节器的最大操作压力来建立该组测试压力。

在方块420处，从流量计接收第二指示，该第二指示包含对应于测试压力的流率测量值。根据先前描述的实施方式，流量计可为压力调节流量控制器的流量计。

在方块430处，可更新测试压力和流率测量值之间的关联性。在一些实施方式中，可在压力调节流量控制器的初始化期间校准压力调节流量控制器。在这样的实施方式中，可产生测试压力和流率测量值之间的关联性。在其他实施方式中，可在电子装置制造系统初始化之后，响应于重新校准压力调节流量控制器的请求而产生校准数据。在这样的实施方式中，自从压力调节流量控制器最后被校准后，可确定测试压力和流率测量值之间的关联性是否改变。响应于确定关联性已改变，可更新测试压力和流率测量值之间的关联性，以反映压力调节流量控制器的最新校准。在方块440处，确定该组测试压力的每一者是否已经被校准。回应于确定该组测试压力的每一者尚未被校准，方法400可返回方块410，其中可根据先前公开的实施方式选择及校准该组测试压力中的不同的测试压力。响应于确定该组测试压力的每一者已被校准，方法400可终止。

图5是图标根据某些实施方式的计算机系统500的方块图。在一些实施方式中，计算机系统500可为系统控制器230(例如，参见图2)。在其他实施方式中，计算机系统500可为压力调节器206的控制器部件或流量计210的控制器部件。

在一些实施方式中，计算机系统500可连接(例如，经由网络，例如局域网络(LAN)、内联网、外联网或因特网)至其他计算机系统。计算机系统500可在客户端-服务器环境中以服务器或客户端计算机的能力操作，或作为对等或分布式网络环境中的对等计算机操作。计算机系统500可由个人计算机(PC)、平板计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络应用设备、服务器、网络路由器、交换器或桥、或任何能够执行指令集(依序或其他)的装置来提供，以指定该装置要采取的动作。此外，术语“计算机”应包含个别地或联合地执行一指令集(或多个指令集)的任何计算机的集合以执行本文描述的任何一个或多个方法。

在进一步的方面，计算机系统500可包含处理装置502、易失性存储器504(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性存储器506(例如，只读存储器(ROM)或电可擦可编程ROM(EEPROM))、及数据储存装置516，彼此可经由总线508通信。

处理装置502可由一个或多个处理器来提供，例如通用处理器(诸如，例如，复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实行其他类型指令集的微处理器、或实行各种指令集的组合的微处理器)或专用处理器(诸如，例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或网络处理器)。

计算机系统500可进一步包含网络接口装置522(例如，经由网络574通信)。计算机系统500也可包含通信显示单元510(例如，LCD)、字母数字输入装置512(例如，键盘)、光标控制装置514(例如，鼠标)和信号产生装置520。

在一些实作中，数据存储装置516可包含非暂时性计算机可读存储介质524，其上可存储指令526以对本文描述的任何一个或多个方法或功能编码，包含用于实行本文描述的方法的指令(例如，执行图3及4的方法300或400)。

指令526也可在由计算机系统500执行期间完全或部分地驻留在易失性存储器504内和/或处理装置502内，因此，易失性存储器504及处理装置502也可构成机器可读存储介质。

尽管在图标范例中将计算机可读存储介质524展示为单一介质，术语“非暂时性计算机可读存储介质”应包含单一介质或存储一个或多个可执行指令集的多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存及服务器)。术语“非暂时性计算机可读存储介质”也应包含能够存储或编码指令集以供计算机执行且使计算机执行任何一个或多个本文描述的方法的任何有形介质。术语“非暂时性计算机可读存储介质”应包含但不限于固态存储器，光学介质、和磁性介质。

本文描述的方法、部件、和特征可由分离的硬件部件来实行，或可被集成在其他硬件部件(例如ASIC、FPGA、DSP、或类似装置)的功能中。另外，方法、部件、和特征可由硬件装置内的固体模块或功能电路来实行。此外，可以硬件装置和计算机程序部件的任何组合或以计算机程序来实行方法、部件、和特征。

除非另外特别说明，术语(例如“扫描”、“移动”、“引起”、“执行”、“移除”、“放置”、“引导”、“确定”、“设置”、“致动”、“定位”等)是指由计算机系统执行或实行的动作和处理，以将代表计算机系统寄存器及存储器内的实体(电子)数量的数据处理和转换成类似地代表计算机系统内存或寄存器或其他此类的信息存储、传输或显示装置内的实体数量的其他数据。另外，本文所用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是作为在不同元件之间进行区分的卷标，且根据其数字名称可能不具有序数含义。

本文描述的范例也相关于用于执行本文描述的方法的设备。该设备可经特别构造以用于执行本文描述的方法，或可包含由存储在计算机系统中的计算机程序选择性地编程的通用计算机系统。该计算机程序可存储于计算机可读有形存储介质中。

本文描述的方法和图标性范例与任何特定计算机或其他设备不固有地相关。可根据本文描述的教示来使用各种通用系统，或可证明构造更专用的设备来执行本文描述的方法和/或它们的各个功能、例程、子例程、或操作的每一者是方便的。在上面的描述中阐述了用于各种这些系统的结构的范例。

前面的说明书阐述了许多特定细节，例如特定系统、部件、方法等的范例，以便提供对本公开内容的几个实施方式的良好理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些特定细节的情况下实现本公开内容的至少一些实施方式。在其他情况下，未详细描述公知的部件或方法，或以简单的方块图格式呈现公知的部件或方法，以避免不必要地混淆本公开内容。因此，阐述的特定细节仅是示例性的。特定实施方式可与这些示例性细节不同，且仍可预期落于本公开内容的范围内。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用是指结合该实施方式描述的特定特征、结构、或特性被包含在至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各处出现的用语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定皆指相同实施方式。另外，术语“或”旨在表示包含性“或”而非排他性“或”。当在本文中使用术语“大约”或“约”时，意图表示所提供的数值精确度在±10％内。

尽管以特定顺序展示和描述了本文方法的操作，可变更每一方法的操作顺序，使得可以相反的顺序执行某些操作，使得可至少部分地与其他操作同时执行某些操作。在另一实施方式中，个别操作的指令或子操作可以间歇和/或交替的方式进行。

应理解，以上描述意图是图示性的而非限制性的。在阅读和理解以上描述之后，许多其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，应参考所附的权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本公开内容的范围。

Claims (20)

1.一种质量流量控制设备，包括：

流量限制元件，所述流量限制元件经配置以限制气体的流率；

压力调节器，所述压力调节器耦合至所述流量限制元件的入口，其中所述压力调节器经配置以控制所述压力调节器及所述流量限制元件之间的所述气体的压力；

流量计，所述流量计耦合至所述流量限制元件的出口，其中所述流量计经配置以测量所述流量限制元件的出口处的所述气体的所述流率；

一个或多个旁通流量元件，所述一个或多个旁通流量元件耦合至所述压力调节器及至所述流量计，其中所述一个或多个旁通流量元件的每一个经配置以控制与所述流量限制元件并联的气体的流率；和

控制器，所述控制器操作性地耦合至所述压力调节器及所述流量计，其中所述控制器由所述流量计接收所述流率的测量值，确定与目标流率相关联的压力设定，且使所述压力调节器具有所述压力设定。

2.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中每一旁通流量元件包括阀，所述阀经配置以响应于以下至少一者而开启：所述压力超过阈值压力，或所述流率超过阈值流率。

3.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述流量限制元件及所述一个或多个旁通流量元件为速度控制阀的部件。

4.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述压力调节器包括电动气动压力调节器。

5.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述质量流量控制设备具有约10每分钟标准公升(slm)及约500slm之间的操作范围。

6.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述压力调节器具有约0kPa至约750kPa之间的操作压力控制范围。

7.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述流量限制元件包括以下至少一者：针阀、电动阀、或压电阀。

8.如权利要求1所述的质量流量控制设备，其中所述控制器包括将压力设定映射到流率的校准数据，且其中使用所述校准数据以确定达到所述目标流率的所述压力设定。

9.如权利要求8所述的质量流量控制设备，其中至少在所述质量流量控制设备的初始化期间或所述质量流量控制设备的初始化之后产生所述校准数据。

10.一种用于通过调节气体的压力来控制所述气体的流率的方法，包括以下步骤：

从质量流量控制设备的流量计接收气体的流率的测量值，其中所述流量计耦合至所述质量流量控制设备的流量限制元件的出口和一个或多个旁通流量元件的出口，且所述流量计经配置以测量所述流量限制元件的所述出口和所述一个或多个旁通流量元件的所述出口处的所述气体的所述流率；

基于所述气体的测量的所述流率及所述气体的目标流率之间的差异，确定以改变所述气体的所述流率；

确定所述气体对应于所述目标流率的目标压力；和

传送对应于所述气体的所述目标压力的压力设定至所述质量流量控制设备的压力调节器，所述压力调节器耦合至所述流量限制元件的入口和所述一个或多个旁通流量元件的入口，其中所述压力调节器经配置以根据所述压力设定来控制所述压力调节器及所述流量限制元件或所述压力调节器及所述一个或多个旁通流量元件中的至少一个之间的所述气体的所述压力。

11.如权利要求10所述的方法，其中确定所述气体对应于所述目标流率的所述目标压力的步骤包括以下步骤：

接收所述气体的所述目标流率的指示；和

从将压力设定映射到流率的校准数据来识别所述气体对应于所述目标流率的所述目标压力。

12.如权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤：

传送指令至所述压力调节器，以修改所述气体的所述压力以对应于多个测试压力的测试压力；

从所述流量计接收对应于所述测试压力的流率测量值的指示；和

更新校准数据中所述测试压力及所述流率测量值之间的关联性。

13.如权利要求10所述的方法，其中每一旁通流量元件包括阀，所述阀经配置以响应于以下至少一者而开启：所述压力超过阈值压力，或所述流率超过阈值流率。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述流量限制元件及所述一个或多个旁通流量元件为速度控制阀的部件。

15.如权利要求10所述的方法，其中所述压力调节器包括电动气动压力调节器。

16.如权利要求10所述的方法，其中所述质量流量控制设备具有约10每分钟标准公升(slm)及约500slm之间的操作范围。

17.如权利要求10所述的方法，其中所述流量限制元件包括以下至少一者：针阀、电动阀、或压电阀。

18.一种非暂时计算机可读介质，包括指令，在由处理装置执行时，所述指令使所述处理装置执行操作，包括以下步骤：

从质量流量控制设备的流量计接收气体的流率的测量值，其中所述流量计耦合至所述质量流量控制设备的流量限制元件的出口和一个或多个旁通流量元件的出口，且所述流量计经配置以测量所述流量限制元件的所述出口和所述一个或多个旁通流量元件的所述出口处的所述气体的所述流率；

基于所述气体的测量的所述流率及所述气体的目标流率之间的差异，确定以改变所述气体的所述流率；

确定所述气体对应于所述目标流率的目标压力；和

传送对应于所述气体的所述目标压力的压力设定至所述质量流量控制设备的压力调节器，所述压力调节器耦合至所述流量限制元件的入口和所述一个或多个旁通流量元件的入口，其中所述压力调节器经配置以根据所述压力设定来控制所述压力调节器及所述流量限制元件或所述压力调节器及所述一个或多个旁通流量元件中的至少一个之间的所述气体的所述压力。

19.如权利要求18所述的非暂时计算机可读介质，其中确定所述气体对应于所述目标流率的所述目标压力的步骤，所述处理装置执行操作包括以下步骤：

接收所述气体的所述目标流率的指示；和

从将压力设定映射到流率的校准数据来识别所述气体对应于所述目标流率的所述目标压力。

20.如权利要求18所述的非暂时计算机可读介质，其中所述处理装置执行操作进一步包括以下步骤：

传送第一指令至所述压力调节器，以修改所述气体的所述压力以对应于多个测试压力的测试压力；

从所述流量计接收对应于所述测试压力的流率测量值的第二指示；和

更新校准数据中所述测试压力及所述流率测量值之间的关联性。

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