CN1350668A - 带有实时流量测量和修正的宽范围气流系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实时精确测量和选择性调节质量流量的气体传输系统。该系统包括顺序连接的与一个进口阀相连的流体管道、校准容积、节流器和出口阀;所述的校准容积还连接有压力和温度传感器;一个压差传感器,或者一对压差传感器,绝对或者标准压力传感器横跨设置于节流器;其中绝对压力传感器可设于节流器的上游。

Description

带有实时流量测量和修正的宽范围气流系统
技术领域
本发明涉及需要传输高精确量的气体至一个处理室的制造过程。更具体地说，本发明涉及一种在传输气体至一个处理室时准确测量气体流量的改进的气流系统。根据这些测量，可能要执行一些附加的操作来控制流量。
背景技术
很多工业过程，例如半导体制造，依赖于气体被准确的传输到处理室中，处理室也被称为“反应容器”。这些室在各种压力下工作，压力范围处于某些情况下很高到另一些情况下很低之间。气体传输系统的准确性和可靠性对整个制造过程来说就很关键。这些系统的主要目的就是准确的传输预定质量的气体。由于质量和体积之间的关系并不是恒定的，取决于其它的因素，因此单纯的容量流控制装置不是特别的有用。
在过去，工程师们使用热质量流控制器来控制过程气体的流量。在一个完整的气体传输系统中，这些热质量流控制器同各种过滤器、压力传感器以及控制阀一起出现。这些部件通常与钢制管道以及各种机械联接器连接。典型的连接方式包括焊接、铜焊和各种可再利用的装置。这些装置采用压紧的合成橡胶和金属密封来形成一个真空的机械密封。
图1是热质量流控制系统100的一个实施例。气体首先进入一个气体进口102，然后通过流道103。在入进口102之后，气体流过一个旁通限制器104。由于穿过旁通限制器104产生的压力差，一定比例的气体会转移到流道107中的毛细管106中。一个多级加热线圈105被缠在毛细管106上。线圈105包括多个端，在此实施例中共计三个，分别标示为105a-105c。当气体从毛细管106流出时，与主气流108汇合形成一个汇合流111，继续流向控制阀112。控制阀112包括阀线圈和磁铁114和活塞116。活塞116的位置控制着流过质量流控制器的气体流的量。宽一些的活塞设置允许更多的气流，而窄一些的活塞设置允许了较少的气流。如下所示，控制电子元件122调整活塞的位置来获得所需要的气流。经过控制阀112后，流道118中的气流在气体出口120处离开质量流控制器100。气体出口120可以通过进一步的“下游”管道(未示出)通向一个处理室。
质量流控制器100根据以下原理工作。通过毛细管106的流体的质量(气流107)与通过旁通限制器104的流量(气流108)成一定比例，从而提供了一种典型的测量通过系统的全部流量的方法。因此，气流107的质量乘以一个固定的数字就等于气流108中的气体质量。气流107和气流108的总和等于气流103。考虑到毛细管、旁通流道和控制阀的相对尺寸和配置，质量流控制器100可根据一定的流量范围制造。
根据一种质量流的测量方法，电流从端105a到端105c通过加热线圈105。加热线圈105的电阻与温度呈已知方式变化。因此，当线圈105在惠斯通电桥情况下工作时，端105b可以用作一个测量点。当气体流过毛细管106，大量的热气体将热量从线圈的开始部分(在端105a和端105b之间)传到第二部分(在端105b和端105c之间)。流过的气体的质量决定了所传的热量，这导致了105a-105b段和105b-105c段之间成正比的电压差。这个电压差代表了在管106中的质量流的量。当知道了在毛细管106中的流量后，气流103的全部质量就可以容易地如上计算出。
这个测量方法的不同的形式也已经被使用。例如，可以利用一个加热线圈和两个测温装置来测量流体带来的热交换。另一种替代方法是在一个或两个线圈内通过不同量的电流来在毛细管中保持流体带来的固定的温度差。
在操作中，控制电子元件122在一个闭合反馈系统中调整活塞的位置。概括地说，电子元件122将检测到的质量流(由毛细管106测量出)和期望的质量流(由输入提供)比较。然后，根据这种比较，电子元件122相应地调窄或打开活塞116的位置。
质量流控制系统是气体传输系统中最重要的部分之一。不幸的是，现有的质量流控制系统也是整个系统中最不可靠的一个环节。各种配置的毛细管，线圈，旁通限制器和控制阀被使用来制造质量流控制系统。然而，几种不同的因素造成在质量流校准和运行中的不期望的偏差。如果在旁通限制器附近形成任何液体或者其它污染，气流107和气流103之间的关系就会改变，总体的装置校准也会变化。在旁通流道中或流道其它地方形成的凝结是校准错误的另一个来源。线圈的老化和线圈与管的外部之间的热接触的性质造成了长期的校准偏差。在经受线圈加热时，处理气体的化学成分的变化也影响了过程的一体性。
肯尼迪的美国专利No.4,285,245中公开了另一个流量控制系统。肯尼迪测量了一个固定容量的测量室的压力降，并通过将测量到的压力差除以降低所用的时间计算出压降率。此压降率与容积流量成正比。尽管肯尼迪系统可能对它计划的目的有用，但它可能在对寻求准确地控制质量流的应用时显得不足。特别是，气体的质量不是总和体积成比例，因为两者的关系要受到一些因素的影响，例如绝对压力和温度。同样，质量流量会产生肯尼迪系统无法检测到的微小的递增的变化，这是因为，正如本发明者所意识到的，肯尼迪系统缺乏任何持续的或者实时测量和流量控制方法。因此，肯尼迪方法在应用于精确控制质量流时不能令人满意。
在半导体生产线上，错误的传输处理气体可能代价特别高昂。在一些情况下，如果处理气体被错误的输送到一个处理室的硅片上，这个硅片可能就被毁坏。并且，由于经济上许可了越来越大的硅铁的存在，这些硅片如果毁损的话，就会尤其代价不菲。并且，在这样的错误中，修理或替换质量流控制器以及重新运行作业都是很昂贵的。在很多情况下，制造中的停工会造成每小时超过125,000美元的收入损失。
考虑到这些局限性，已知的质量流控制器由于某些未解决的问题，对于一些应用是无法完全胜任的。
发明内容
概括地说，本发明涉及一种改进的气流系统，它可以在传输气体至处理室的过程中准确地测量气流。还可以根据流体测量方法添加一些步骤来精确地控制气流。这个质量流系统包括一个流体管道，依次与进口阀、校准容积、节流器、和流量控制阀连接。压力和温度传感器与校准容积联接。质量流传感器安装在校准容积的下游。在一个示例中，下游的质量流传感器包括一个具有两个压力传感器的浮动参考压差传感器。第一传感器安装在节流器上游的管道上，第二传感器安装在节流器下游的管道上。每个传感器从一个参考源处接收一个标准压力，再测量相对于标准压力的压力。
在操作中，质量流系统接收“目标质量流量”或者“设定点”的用户具体规定，规定合适的单位下所希望的质量流量，例如每分钟标准立方厘米。在接收“设定点”之前或之后，填充校准容积，调整标准压力来校准浮动参考压差传感器。然后，开始启动气流。在气体流动过程中，测量反复进行，包括校准容积内的绝对压力测量和流量节流器内的压差测量。这些测量也被用来确定“质量流量测定值”。如果需要进行气流控制，应用合适的控制阀反复调整气流直到测量到的流量达到目标质量流量。在校准容积中使用温度/压力感应装置，对实际质量流量进行反复计算来揭示实际和测量质量流量的差别。一旦发现差异，计算测量流量的方式很快得到“修正”来解决差异。如果需要气流控制，就对气体流速进行调整，直到测量到的质量流量(已修正的)和目标质量流量一致。
另一种下游质量流传感器的实施例也得到了公开，例如一种热质量流传感器，一种单膜型压力传感器与节流器平行固定，或者一个压力传感器安装在节流器的上游。
因此，在一个实施例中，本发明可以实施用于提供一种方法来运行气体传输质量流测量系统。在另一个实施例中，本发明可以实施用于提供一种装置，例如一种气体传输质量流测量系统。在另外一种实施例中，本发明可以用于提供一种含指令的介质来运行气体传输质量流系统，这种介质包含数字数据处理器可执行的、机器可读的指令程序。另一个实施例关注的是逻辑电路，它含有多个相互连接的电子传导元件，用于运行气体传输质量流系统。
本发明提供给它的使用者很多显著的优点。主要地是，本发明通过气体传输中采用单独的质量流测量方法，并将测量结果与更精确的测量(可选性的调节)气流比较，确保了气体传输的准确性。本发明中的质量流会更准确，因为本发明在“实时”的实际气体传输中，反复测量了气流并修正了这些测量结果。在一个实施例中，本发明可以利用浮动参考压差传感器来测得更准确的气体流量。与在先技术不同的是，这些浮动压差传感器提供了一个更宽范围的测量方法和更高的分辨率。另一个优点是，浮动压差传感器可以使用于腐蚀性的处理气体，因为传感器的精密的背面通过与一个参考导管联接而进行了隔离，该参考导管中含有一种精心控制压力的安全气体。
本发明在广泛的应用中也是非常有益的。除了应用在半导体制造中，本发明还可以应用于为窗户，金属和其它物质涂层准确地传输气体。本发明还具有其它的优点，这些将通过对本发明的如下描述更明白地展示。
附图说明
本发明的目的、优点和特点将通过下列结合附图的具体描述得到进一步的说明。
图1是一个已知质量流控制器的方框图；
图2是利用浮动压差传感器进行实时流量测量、调控和校正的宽范围气体传输质量流控制系统的硬件部件结构和连接方式的框图；
图3是另一个气体传输质量流控制系统实施例的硬件部件结构和连接方式的框图，其中一个浮动压差传感器与节流器相对平行地安装；
图4是本发明中具有多流道和共享的标准容积来传输不同的处理气体的气流控制器的硬件部件结构和连接方式的框图；
图5是本发明中一个数字数据处理器的框图
图6是本发明中含指令的介质的一个实施例
图7A-7B是通过控制下游的质量流来操作气体传输质量流控制系统的工作流程图；
最佳实施方案
本发明的特点、目的和优点将结合附图通过下述具体描述更清楚地为本领域内的技术人员所了解。如上所述，本发明涉及一种改进的气体传输质量流系统，它在传输处理气体到处理室的过程中能够准确地测量质量流，修正所述测量结果，选择性地调整气流。所述测量是一个或多个放置在下游节流器的传感器和校准容积处的上游传感器共同作出的。对两步气流技术的分析
与使用上述毛细管的热气流控制器不同，1999年2月2日授权给Wilmer的美国发明专利No.5865,205公开了另一种传输系统。Wilmer使用了一种已知容量的储存器，在处理过程启动时装满有气体。测量储存器中的气体的温度和压力来确定存储器中气体的初始质量。自校准的动态流电路控制下的一个可变流量控制阀测量从存储器到处理室的气流。在流入处理室的气流被终止后，储存器中的气体的温度和压力重新被测量来确定储存器中的气体的最终质量。气体的初始和最终质量值进行比较来确定在处理过程中从存储器中逸出的气体质量。这个值作为校准伺服回路的输入来更新系统的校准常数。
Wilmer使用了一个两步的气体传输过程，其中(1)气体首先从存储器传输到处理室，(2)在气流终止后测量存储器中气体的温度和压力。这种传输后的测量用来帮助校准“离线”的系统，即非“实时”系统。
尽管Wilmer成功的省略了毛细管和相伴的局限性，本发明通过关注任何可以改进之处来分析Wilmer的方法。在这种努力中，本发明考虑了Wilmer的方法中没有考虑到的局限性，Wilmer的方法只是修正了测定点而不是流量测量本身，这就不能实现二次监控装置或系统来接收实际流量信号或者数值。
Wilmer流量控制方法的另一个局限性是需要气流以声速通过一个小孔，因此无法应用在传输受溶解变化、化学分裂等负面影响或其它对物质的性质产生不期望的影响的气流上。
Wilmer流量控制方法的又一个局限性表现在，气流控制器校准不是经常进行，因为Wilmer的气流控制器校准是在过程开始后离线操作的。也就是说，Wilmer在过程执行后测量存储器中剩余气体的压力和温度来确定在过程运行中实际流出的气体。尽管检查最后一次运行的流量测量方法的准确性是有用的，这种技术严重地限制了每次运行过程进行一次校准。由于更频繁的校准有助于这些方法的应用，Wilmer的方法就可能存在不足。并且，Wilmer的方法对于单次气体传输过程来说就完全是不够的，因为这种情况下，传输后校准没有意义。硬件部件和相互连接系统结构简介
本发明的一个方面涉及到一种气流系统，可以如图2中的系统200所示通过各种硬件部件和相互连接来体现。系统200包括一个流道214，一个电子模块213，一个处理室215和一个流出口252。流道214精确的引导处理气体以一种用户选择的质量流量流入处理室215，被用于半导体制造，镀层或其它在处理室215中的加工过程。其余的时候，流道214引导着气体到流出口252将气体从流道214中的部件中清除。
电子模块213控制着流道214中的各种电子运行部件，并接收从其它部件来的电子测量结果。在以下的描述中，电子模块213与这些部件通过电子传导线或通路联接在一起。然而，其他的合适连接方法可以被使用，如光纤线，无线传输应用光束，无线电波，声音等。处理室和流出口
在一个处理运行中，处理室215是从流道214流出的处理气体的目的地。在处理室215中，处理气体与为了这种目的已经放置在处理室215中的物质发生相互作用。这些相互作用可能包括镀层、反应、蚀刻、沉淀、化学粘合或类似的方面。举例来说，在制造集成电路或平板显示器等类似产品时从流道214中流出的处理气体可能应用于半导体物质。另有一个例子，从流道214中流出的处理气体可能应用于给窗户、金属、塑料或其它完全不同的物质镀层。
处理室215包括一个足够容纳待处理物质的容器。处理室的结构如同那些应用在半导体制造里处理室一样已经为这一领域人员熟知，因此无须更多叙述。
流出口252提供了一个引导气体从流道214流出的地方。举例来说，可以通过效用气体冲刷流道214并最终流出流出口252的方式来清洁流道214。流出口252还有一个用途。在一个制造过程中，一种效用气体可能从一个“参考回路”中流过，最终离开流出口252。这在下述的校准或者应用浮动标准压力传感器的时候非常有用。
在一些情况下，如果从流道214出来的气体是无毒的，流出口252就可以成为直接通往周围大气的出口。在另一些情况下，流出口252可能包括一个合适的储存设施，一个真空泵或其它合适的管道排气装置。流出口的结构，如同那些应用在半导体制造中的流出口，已经为本领域内的人员熟知，因此无须进一步的叙述。
尽管流道214和电子模块213体现了本发明的各种不同的特征，其它的部件，例如处理室215，就仅仅就实现本发明用途的目的加以描述。流道
流道214包括一个处理气道214a和一个效用气道214b来引导处理气体或者效用气体。处理气体被引导至处理室215，应用在放置在那里的物质上。举例来说，处理气体可以是氮气、氧气、臭氧、硅烷、氩气、氯化的碳氟化合物等。效用气体的使用不同于作用于处理室中的物质的目的。例如，效用气体可以通过流道214a来到流出口252从而清洁流道214a。
在另一种应用中，当处理气体通过流道214a时，效用气体可以在应用在流道214b中的压力下来校准流道214a中浮动压差传感器，如下所述。当用于这个用途时，效用气体最好为一种无腐蚀性，无色、不溶于水的物质如氮气。这些性质可以确保效用气体不会损害浮动标准压差传感器的化学感应的背面，如下所述。
更详细的考虑流道214，流道214包括一个效用气体进口258通往一个“参考气体”流道214b。流道214b包括一个可调节的流量控制阀211，参考管道261，和节流器212。流道214b中的部件的顺序可以重新排列，这样流量控制阀211和节流器212的位置可以交换，控制阀211放置在参考管道261的下游，节流器放置在参考管道261的上游。这些部件和它们的操作在下面详细描述。
除了进口258和流道214b，流道214还包括一个与“处理气体”流道214a连接的处理气体进口256。进口256、258组成了流道214的上游端，处理室215和流出口252组成了下游端。一个三通阀201选择性地允许效用气体进口258或者处理气体进口256的气体进入处理气体流道214a。阀201响应从线201a上接收到的来自电子模块213的信号，在进口256、进口258、或者没有任何进口(关闭状态)间切换。市场上可获得的合适的三通阀包括“Parker”公司的“Ultraseal”阀和“Verriflo”公司的昆腾线阀。
在流道214a中从阀201继续向下，有各种分支部件，例如量计、阀等，通过金属管或者其他合适的管道等密封的管路相互依次连接。更具体地说，阀201联接在一个可选过滤器202上，来滤去例如湿气或微粒的目标污染物。一种市场中可获得的过滤器202是由“Parker”公司制造的烧结的不锈钢过滤器。过滤器202通向一个可能包括由一个坚固的金属块限定空间的校准容积203，具体如下所述。
一个温度传感器210可以连接在校准容积上来测量校准容积203中气体的温度。温度传感器210通过210a线发送一个气体温度读数的电子信号给电子模块213。尽管图中显示出温度传感器和校准容积直接连接在一起，它也可以采用间接连接方式，例如装在附近的流体管道或者其他足够靠近容积203的地方，以便进行热接触来测量温度。温度测量有助于测量和补偿各种热影响，例如校准过程中的气体热扩散、处理气体的温度波动以及其它因素。作为一种可行的又简单的替代元件，温度传感器210可以在系统200中省略。在这种情况下，就要假定温度是常数，例如周围大气温度。
一个绝对压力传感器204连接在校准容积203或从容积203中伸出的管道(如图所示)上，或者其它的合适位置来测量容积203中气体的绝对压力。传感器204通过线204a发送一个气体压力读数的电子信号给电子模块213。绝对压力传感器204测量的是“绝对”压力，因为测量相对于绝对真空的。因此，传感器204可以包括一个隔膜型的装置。这个装置的另一个目的是根据节流器206测量绝对压力，这样可以确定应用于层流时的平均压力。在所述的实施例中，绝对压力传感器204放置在校准容积203和节流器206的附近以便和二者的连接操作，同时保持高的流体传导率以及校准容积203与节流器206之间相对较短的距离。一种市场上可获得的绝对压力传感器是“Setra”公司的204型产品。
在校准容积203的下游，处理气体流道214a经过节流器206。节流器206包括一个层流元件、分子流元件、音速喷嘴、烧结的过滤元件，一或多个小孔，一个收缩管，一或多个毛细管，或者其它适合这种流段和在此讨论的测量技术的节流装置。
这个实施例显示出作为一个应用在层流或分子流段的范例，一个压差传感器安装在节流器206上。也就是，这个压差传感器包括一个位于节流器206上游第一浮动压差传感器205和位于节流器206下游的第二浮动压差传感器207。与绝对压力传感器204不同，浮动压差传感器205、207测量相对于流道214b上参考管道261提供的已调节的参考压差的压力。在这里，传感器205、207通过管道205a、207a与参考管路261相连接。传感器205、207还通过电子线路205b、207b与电子模块213连接来发送各自压力读数的电子信号给电子模块213。
每个传感器包括一个隔膜型的压力计，如电容压力计。隔膜压力计使用了一种具有相对端的薄膜，包在一个具有与薄膜两面相连的端口的外壳中。外壳的一半(背面)通向参考管道261，另一半(正面)通向流道214a。每个压差传感器测量参考管道的压力与流道214a的压力之差。在一个传感器的背面，一个例如电极的感应装置与薄膜连结在一起来感应薄膜的位置(从而得出两面的相对压力差)。感应装置可以检测出电容、应力、光、磁或其它性质的输入的变化。由于电极对污染物，腐蚀性的化学物和湿气的敏感性，每个传感器的背面只能接触参考管道261中清洁、干燥的的气体(通过管道205a或207a)。
除了每个传感器测量的压差外，传感器205、207的读数之间的差异构成了另一个压差读数，它代表着通过节流器206的压力差。市场上可获得的实现这种压差传感器205、207的产品有：“Setra”公司、数据仪器“DeltaMate line”公司、以及其它的厂商如MKS、Millipore和Edwards公司的228型号或者230型号压力传感器。
参考管道261通过调整流量控制阀211来允许预期的效用气体从进口258进入参考管道261来设定一个可选的压力。流量控制阀211和参考管道261内的压力受电子模块213从线211a接收的电子信号的控制。由于节流器212的存在，参考管道261内的压力可能会升高，这样就会允许参考管道261(高压)和流出口252(低压)之间存在一个压差。同样，节流器212也可以安装在参考管道261的上游，从而允许气体进口258和参考管道261之间存在压差，同时，流量控制阀211置于参考管道261的下游，响应电子模块213通过线211a接收到的电子信号，控制参考管道261内的压力。
处理气体流道214a还包括一个可调流量控制阀208，它的设置决定了在流道214a中流动的气体质量。电子模块213通过线208a与阀208连接来调节流量控制阀208的设置。流量控制阀211、208以及其它的流量控制阀可以为任何合适的控制阀，例如螺线管制动控制阀，压电控制阀，热动控制阀等。市场上可获得的流量控制阀有MKS公司的248型号的控制阀。
一个三通阀209选择性地将气体从处理流道214a排到处理室215或者流出口252。阀209通过线209a响应从电子模块213收到的电子信号。在处理室215、流出口252或者不是任何出口流道(关闭状态)间切换。电子模块
电子模块213控制着流道214中的电子元件，同时接收来自能以电子形式显示测量和状态信息的元件的数据。电子模块213通过接口260与一个数据输入/输出源(未示出)交换数据。数据输入/输出源可以是一个个人用户、一个控制系统、主机系统、通信网络等。依据费用、用户复杂性、和其他应用要求，接口260可以包括各种部件。在个人用户的情况下，这些部件可以是键盘、辅助键盘、视频、计算机监视器、计算机鼠标、滚球、声控软件、脚踏板、拨号盘、旋纽、开关等。在电子或机械用户的情况下，接口260的部件可能包括一个电线、蜂鸣器、电话调制解调器、音频、微波或者红外线联络、计算机网络或者其他的设备。
电子模块213自身可以通过不同的方法实现。在一个实施例中，电子模块213可以利用一个数字数据处理设备来实现。这种设备可以通过各种硬件及其连接来具体实现，其中一个例子就是数字数据处理仪装置500(见图5)。装置500包括一个处理器502，例如微处理器或者其它的处理设备，处理器502连接在一个存储器504上。在本实例中，存储器504包括一个高速存取存储器506和一个不可变存储器508。这个高速存取存储器506包括一个随机存取存储器(RAM)，它可以用来存储处理器502所执行的程序指令。举例来说，不可变存储器508可以包括只读存储器(ROM)，可重编程的ROM，压缩盘，或者一个或多个磁数据存储介质如硬盘驱动器、软盘、磁带驱动器或其它合适的存储设备。装置500还包括一个输入/输出510，例如一根导线、总线、电缆、电磁连接或者其他形式，使处理器502同装置500的外部部件交换数据。
为了支持与系统200内的模拟设备的通信，电子模块213可以进一步包括一个或多个模数转换器和数模转换器(图中未示出)。然而，如果系统200中的阀和感应设备具有数字输入/输出时，这些转换器就没有必要了。
尽管有这些在前的详细叙述，普通技术人员(已受益于本公开的发明)会意识到上述的数字数据处理装置可能以不同结构的设备形式实现而不脱离本发明的范围。举个具体的实例，可以取消部件506、508中的一个。而且，存储器504可以在处理器502内，甚至可以在装置500的外部。
此外，与电子数据存储装置500不同(如图5所示)，电子模块213可以利用逻辑电路替代计算机执行的指令实现功能。根据速度、费用、加工成本等应用的具体要求，逻辑电路可以通过构造一个包括成千的微集成晶体管的特定用途集成电路(ASIC)来实现。这种ASIC可以使用CMOS、TTL、VLSI或其它合适的结构。其余的替代品包括数字信号处理芯片(DSP)、离散电路(例如电阻器、电容、二极管、传感器和晶体管)、现场可编程的门阵列(FPGA)、编程逻辑阵列(PLA)等。实例结构
在一种实例结构中，流道214可以通过形成一个整体的块组件(未示出)来构造，流道和内部空腔均构成于块中。选择性地将一块盖板下侧加工出流道或空腔后，焊接到块组件上可实现一个或者多个特征。从经济的角度来看，这种一体式的流道更为理想。如果需要的话，这个块组件可以不使用金属密封从而避免泄漏并能降低成本。这个块组件可以用不锈钢、铬镍铁合金、镍基合金、VIM/VAR、铝或者其他合适的具有足够抗腐蚀、强度、硬度和表面特性的材料制成。为了简化结构，流道214b和相关的部件可以与块组件分开制造，因此可以允许在流道214a和它的部件上并排安装附加装置。
在这个实施例中，块组件可以包括4个管道接头，为进口258、进口256提供通向处理室215和流出口252的流道。与块组件一体的管道接头与工业中已知并通常使用的标准金属密封阀连接是兼容的。
块组件可以配置适当的安装部件，用以可分离的部件来工作和/或者置换。举例来说，使安装的一种或所有的201到212的部件在使用时是可以更换的。该实施例中的校准容积203包括在块组件内的一个加工的空腔或者可移动的滤毒罐。根据具体有应用，节流器206可以是加工成的、永久固定在块组件内的，也可以是可移动安装的。不同的实施例
图3显示了系统200的另一种形式，其中单个传感器316替代了两个传感器205、207。根据应用的需要，这种实施方式可能更适合于系统200，因为它降低了成本并通过省略参考管道261简化了设计，并且使用了更简单的压力传感器。
同系统200(图2)一样，系统300(图3)中的传感器316与一个节流器306相连接。但是，传感器3 16不使用任何参考压力。因此，图2中的效用气体流道大部分是空的。作为一个例子，传感器316可以包括一个例如隔膜型装置的压差传感器。
在这种方案中，效用气体进口302与三通阀301连接，三通阀301选择性地允许效用气体(从进口302)或者处理气体(从进口304)进入处理气体流道314a或者切断两个进口气体。处于下游端的三通阀319选择性地引导气体从处理气体流道314a流到处理室或者流出口，或者切断两个出口流道。
在另一个实施例中(图中未示出)，节流器306和压力传感器316可以被一个使用如前所述的毛细管的热质量流传感器替代。在这个实施例中，这个毛细管就构成了一个节流器。也可以用一个热质量流控制器来替代306、308、316等元件。具有单独校准容积的多流道气流系统
作为一种替代的设计，系统200、300(图2-3)中的每一个都可以用平行的复合处理气体流道来构造。例如，在系统200中，可以构造部件201-210和其连接管道的复制品来形成复合处理气体流道。这些复合流道(没有示出)可以共享效用气体进口258，处理室出口254和流出口252，同时每个流道有单独的处理气体进口256。这个实施例提供了一种方法，可以选择性地供应准确控制的通向处理室215的两种以上气体质量流比率。可以对系统300(图3)进行类似的修改。具有共享的校准容积的多流道气流系统
作为图2-3中系统的替代方式，图4显示了一种两类处理气体共享一个校准容积的系统400。尽管这个示例使用了两种处理气体，普通技术人员(已受益于本发明的公开)会意识到本发明还包括系统400的变种，可以包括更多种类的处理气体或者是一种处理气体向多处位置供应，如向一个以上的处理室供应。
系统400包括第一和第二处理气体流道450、460。两个流道450和460共享一个校准容积403、温度传感器470和绝对压力传感器420。这些部件可以包括与上文所述的相似装置。
第一流道450包括一个接收第一处理气体的进口404，和一个接收效用气体的进口402。一个三通阀408选择性的允许来自进口402、404中的一种、另一种或者没有任何气体进入过滤器412。过滤器的下游是另一个三通阀417，它或者是(1)通过引导进口气体向左(如图所示)通入校准容积403以及其它的相连接部件，或者是(2)引导气体向右(如图所示)绕过校准容积403。
校准容积403和相连接部件的下游是一个三通阀419。阀419选择性地引导校准容积403中出来的气体回到流道450、460中的一个。第一流道450中其余部件包括一个节流器424以及(1)一个平行安置的压差传感器422；(2)一个安装在节流器424上游的绝对压力传感器423；(3)一个安装在下游的可调流量控制阀430。这些组成构件与前述实施例里所讨论过的那部件具有相似的结构和功能。流道450还包括一个三通阀434，它可以选择性地引导气体通往处理室438或者流出口440。
系统400描述了部件422、423、424、430来阐述一个应用于层流的示例。虽然如此，(1)绝对压力传感器423可以在应用于分子流时省略；(2)压差传感器422可以在应用于音速流时省略；或者(3)部件422、423、424、430可以用一个热质量流控制器来替代。
第二流道460包括类似的部件，也类似地可以引导气体进入或不进入共享的校准容积403。如同流道450，流道460也可以选择性地引导气体进入处理室出口438或者流出口440。
尽管第一和第二流道450、460显示出具有相似的部件及相同的排列，流道450、460可以是不同的。为了最佳适应应用场合，一个流道的部件的排列顺序可以与另一个不同、部件的数量也可以比另一个多或者少。
在另一种运行的方式中，系统400可以构造的使气体绕过校准容积403直接通过流道450的节流器424。系统400也可以构造的使气体绕过校准容积403直接通过流道460的节流器。替代的配置分子流
下面描述实施例200(图2)，当节流器206中的处理气体呈现分子流状态时，流量控制阀208和单元205/206/207的位置可以进行交换。这个实例对于节流器206中包含分子流成分的低压的情况非常有用。
相似的，涉及到实施例300时，在应用于类似的分子流情况时，流量控制阀308和单元306/316的位置可以交换。音速流
下面描述实施例300(如图3所示)，当处理气体呈现扼粘性流(音速流)，节流器306的上游压力超过下游压力的两倍时，流量控制阀308和单元306/316在应用中的位置可以互换。在这个实施例中，控制阀308安置在节流器306的上游，压差传感器316可以被一个位于控制阀308和节流器306之间连接于流道314a中的绝对压力传感器(未示出)代替。在这种构造情况下，节流器306被设计来作为一个音速喷嘴，在节流器上游的绝对压力至少是下游压力的两倍时，实时流量测量结果会受到测量上游绝对压力的影响。质量流可以通过应用合适的音速或扼流公式来确定，该公式显示质量流与音速流中节流器306上游的压力以及节流器306的传导率成正比。
                      操作
除了上述的各种部件的示例外，本发明另一方面关注的是一种运用实时流量测量、修正以及选择性的流量调节来操作宽范围质量流控制器的方法。含指令的介质
在一个实例中，通过操作电子模块213(见图2)，具体如数字数据处理装置500(图5所示)，执行一串机器可读的指令来实现该方法。这些指令可以存储在各种类型的含指令的介质中。在这种情况下，本发明的一方面关注一种已编程的产品，它包括一个用来操作具有实时流测量和校准的宽范围质量流控制器的数字数据处理器可执行的机器可读指令的程序的含指令介质。
举例来说，这个含指令的介质可以包括RAM(没有示出)，它包含在电子模块213(图2)中的快速存取存储器506(图5)内。另外，指令也可以包含在数据处理器502可以直接或间接接近的另一个含指令的介质中，例如磁数据存储盘600(图6)。无论指令是包含在装置500内，电子模块213内，还是其它地方，这些指令都可以存储在各种机器可读的数据存储介质中，例如直接存取存储器(如传统的“硬驱”，过剩排列廉价磁盘(RAID)或者另一种直接存取存储器设备(DASD))、磁盘、电子只读存储器(例如ROM、EPROM或者EEPROM)、光学存储器(例如CD-ROM、WORM、DVD、数字光盘)、纸质穿孔卡片或者其它合适的含指令介质，包括如数字式和模拟式通信线路或者无线电等传输媒介。在本发明的一个说明性实施例中，机器可读的指令可以包括如“C”语言编程的软件目标代码。逻辑电路
与上面所讲的含指令介质不同，本发明方法也可以通过逻辑电路来实现，而不必通过一个处理器来执行指令。这样实施本发明时，逻辑电路可以设在电子模块213中，其构造可以完成实施本发明方法的操作。逻辑电路可以如前所述，采用许多不同形式的电路。操作顺序导言
概括地说，本发明涉及一种操作气体传输系统来准确测量质量流的方法，它可以进一步被实施来供应受精确控制的气流。首先，给校准容积充一定量的气体，这个被充气的校准容积提供了待传输的气体的初始量。然后，打开各种阀将气体从校准容积排放到流动线路中，并最终向下游流进压力室215。最初，一个目标质量流量被输入、计算或者建立。
然后，当气流通过系统时，质量流量被如下述仔细地监控(或选择性地调节)。通过多次重复，各种流体的特性参数在校准容积的下游被测量。这些特性参数可以是绝对气体压力、气体压差、也可以是这些测量或其它反映质量流量的测量的结合。利用这些流体特性参数确定气体质量流量，然后(选择性地)调整它以维持目标质量流量。
同样在重复的场合中，流出校准容积的实际质量流量被测量。这些测量可以利用温度和压力传感器进行，温度和压力传感器安装在校准容积上或附近能连接、工作的位置。如果实际质量流量和测量的质量流量的差异超过一个预定的数值，这种测量质量流量(如相关的流体特征值)的方法就会被调整来修正这种差异。因此，测量下一次下游的流体特征，下游的质量流量的测量(已修正)被用来调节质量流量以符合目标质量流量，从而补偿前一次的差异。
除了测量和调整气流以外，本发明还考虑了在不调节气流的情况下利用在此已说明的技术来减少测量气流的步骤。尽管如此，为了这个说明的完整性，下面的描述将使用图7A-7B来说明测量和调整气流的一个实例。操作的顺序
图7A-7B显示了一种操作顺序700来阐述前述方法的一个实例。这种技术通过确定校准容积下游的“测量到的”质量流量，并且重复地修正气流流量来保持与目标质量流相同流量的质量流量来调控气流。在某些时候，会进行校准容积处的测量来确定实际质量流量，实际质量流被用来执行“即刻”的对测量到的质量流量的计算从而得到一个“被修正”的质量流量。
为了简化说明，同时没有特意的限制，图7A-7B的实例将在上述的图2中的系统200的背景中进行描述。
图7A-7B中描述的迭代的线形过程只是用来展示电子模块213规定的过程的逻辑部件。它并不排除其它方法的实施，如优先中断驱动操作系统、多任务操作系统、基于目标的实时核心应用或其它的为了获得与这个实例相似的流体性能而影响过程任务的方法。
在步骤702启动了操作700之后，步骤704建立了一定的流体修正值，它被用来计算节流器206中的测量的质量流量。这些值和它们的使用将在下面进一步详细叙述。更有益的是，这些值可以通过变换对下游质量流进行不同评估，从而修正在校准容积内确定的“实际”质量流所指示的错误。在704步骤后，电子模块213接收一个预期的或者“目标”质量流的值。这个值可以通过一个操作员、控制系统或计算机网络的接口260接收，或者检索电子模块213内的短暂或不可变存储器得到。这个目标质量流量可以是每分钟标准立方厘米单位(sccm)或者每分钟标准公升(slm)。
在步骤706之后，步骤708为校准容积203充气到一个目标压力。它是通过电子模块213发送合适的命令来关上关闭阀209(如果没有关闭的话)，并设定三通阀201来引导处理气体从进口256到校准容积203中实现的。这个校准容积的目标压力是根据需要的处理压力、校准容积大小、期望的气体流动时间、期望的流速等选择的。另外，步骤708可以在步骤706前执行而不会对这个过程造成实质性的影响。
在这个被阐述的实例中，步骤708还校准浮动压差传感器205/207。概括的说，电子模块213发出合适的指令来开启流量控制阀211，从而允许足够压力的效用气体来平衡每个传感器的隔膜的背面和相对的正面的压差，使传感器205，207清零。由于每个传感器205、207都提供了一个相对于参考管道261内的气体压力的压力输出，步骤708包括了改变参考管道261中的压力直到传感器205和207的读数都几乎归零。如果由于制造误差或者其它原因，一个传感器比另一个读到的值略微偏高或者偏低，效用气体压力将被调节致使传感器205和207的平均压力为零。这个标准压力如刚才所述可以设置一次，或者在整个过程中被调节来使传感器205和207间的平均压力为零。
在步骤708之后，步骤710启动气流。它通过电子模块213开启通向处理室215的三通阀209，并稍微开启流量控制阀208来实现。步骤712代表了一个处理回路的进入点，回路中每个反复都以电子模块213检测信号来停止气流开始。举例来说，当不再需要气流时，停止气流的信号可以从接口260处产生。如果这样的信号在步骤712中被检测到，步骤714就会通过关闭三通阀209来终止气流。在步骤714之后，电子模块213转到步骤706去等待下一个开始气流的信号。
如果步骤712确定了没有指示终止气流的信号，在步骤716中，传感器205、207测量横过节流器206的压差，传感器204测量节流器206上游的绝对压力。步骤716根据这些压力值确定质量流量。可以根据海根-波斯力等式来进行层流的计算，等式1如下：(1)               Q＝K1CP1(P3-P2)其中 Q＝质量流
 K1＝一个常数
 C＝传导率
 P1＝平均压力
 P3＝进口压力，来自传感器205
 P2＝出口压力，来自传感器207
为了阐述的需要，在这个实例中假定是对于层流场合的应用。在应用于分子流场合时，等式中P1被省略，K1代表了一个不同的值。同样，在应用于音速流场合的时候，P1、P2、和P3被省略，K1代表了一个不同的值。在这种情况下，通过绝对压力传感器204测量P3以确保音速条件。
步骤716也可以应用这些流量的修正值来产生一个质量流的最终测量结果，这一结果是依照所有在先的在校准容积中的“实际”质量流测定结果而进行了修正的结果。举一个例子来说，可以在下面等式2所示的公式中应用流体修正值获得计算结果。其它的公式也可以替代的使用。例如分段式线形、二次、多项式插值查询表，以及这些或其它通用的方法的结合来修正测量的数字错误。(2)                   Q＝mQ1+b其中：Q＝修正后的质量流量
  Q1＝测量的质量流量
  m＝测量修正
  b＝偏移修正
对流量修正值的调整将在下文中进一步详细讨论。在步骤718中，电子模块213确定修正的测量质量流是够符合目标质量流。如果不是，步骤720就增加或者减少气流，并回到步骤712。举例来说，气流可以通过对控制阀208的控制信号进行细小的、预定量的改变来增加或者减少。另外，步骤716、718和720可以通过不递增地应用一个模拟伺服回路或者一个数字伺服回路来实现。
当目标质量流已经达到后，从步骤718进入了步骤722，它确定校准容积203是否通过三通阀201与处理气体进口256相互隔离。如果校准容积203没有和处理气体进口256隔离，就会被重新充气。在这种情况下，步骤724通过读取压力传感器204来测量校准容积203中的压力。然后，步骤726比较在步骤724中测量的压力和目标压力(在步骤708中已叙述)来确定校准容积203是否已经达到了预期的压力，在这种情况下，电子模块213在步骤728中关闭三通阀201。在这两种情况下，处理回路都回到步骤712。
然而，如果步骤722确定校准容积203同处理气体进口256是隔离的，因此当气体从校准容积中流出时压力会降低。然后，在步骤730中，压力传感器204测量校准容积203中的压力。接着是步骤732，它对这个压力进行评估以确定它是否处在被认为是对正常的下游气流测量和控制运行来说过低的值。这个测定结果是基于各种因素，包括流道214a的设计和相关的部件以及上游和下游的压力、质量流量和其它因素的考虑。如果步骤732确定了校准容积203的压力在极限以下，步骤734就会打开通向处理气体进口256的三通阀201，开始重新充气补偿校准容积的压力。作为一种上述循环描述的替代方法，步骤722-734可以通过非递增的利用模拟伺服回路实现或者伺服回路的数字式的实现。
另一方面，如果步骤732确定了校准容积203内的压力在可接受的限度内，步骤736会测量流出校准容积203的质量流量。流出校准容积203的质量流量被称为“实际流量”，根据如下建立在理想气体定律上的等式3计算得出。 ( 3 ) - - - Q = K 2 VdP Tdt 其中：Q＝质量流量
  K2＝一个常数(具有负值)
  V＝校准容积203的容积
  T＝校准容积203中的温度
校准容积203中的压力相对于时间的变化率
校准容积203中的压力相对于时间的变化率是通过传感器204的连续测量值的差异除以能被电子模块213读取的钟或者其他参考部件(未示出)测定的连续测量点之间的时间差得到。几次测量结果可以取平均。校准容积203中的气体温度可以通过读取温度传感器210的测量值得到，或者采用一个预定的或假定的温度，如周围大气温度。
在步骤736之后，步骤738确定在(1)流出校准容积的实际质量流量的测量值(步骤736)和(2)由绝对压力传感器和压差传感器所指示的通过节流器206的“测量到的”质量流量(步骤716)之间是否存在差异。根据实际应用的要求，当实际和测量的气流存在着无论多少量的不同，例如实际流量的百分之一，一个如0.01sccm的固定值等等，“差异”都会产生。如果不存在差异，步骤738就会返回到步骤712。
如果存在着差异，步骤740将计算流量修正值的更新值。它可以通过反向运用等式2或者可以反向利用可替代的任何等式或在步骤716中使用的等式来修正测量到的质量流量。在步骤470之后，步骤742评估系统200的运行，并采取任何被认为合适的操作。在一个实例中，步骤742的评估将当前的流量校准与过去的数据对比评价来预测即将发生的由于污染、传感器偏移、处理气体中的杂质、必须的维护等等所造成的可靠性问题。例如，一个越来越高的下游压差的需求可能标示着节流器206的堵塞，大范围变化的流量修正值可能标示着压力测量或者其它系统问题。这个评估还可以确定在用户选择的维护时间表下的任何操作是否需要进行。如果步骤742的评估揭示了问题，就会采取合适的操作，例如暂时关闭系统200，通过接口260给操作者或者控制系统发送警告信号，定期或不定期的维护，如果从处理气体进口供应的气体不够维持预期的质量流量，结束程序700等等。如果步骤742没有发现任何问题，如上所讨论返回步骤712。其它实施方式
尽管上述的公开列举了多个本发明的具体实施例，对本领域的技术人员来说，很显然，可以在不超出权利要求所限定的本发明的范围的情况下对本发明做各种修改或者修正。并且，本发明中的部件可能以单件的形式被描述或者被要求，但是，除非已经明确声称有单个部件的限制，多件的形式也在考虑之内。

Claims (46)

1、一种测量气体传输系统中质量流量的方法，包括的操作步骤如下：
向一个校准容积填充处理气体；
启动处理气流从校准容积进入一个流道；
在气体流动过程中，
反复使用一个或多个校准容积下游的传感器测量压力，并利用包括压力测量结果的数据来进行一个计算过程从而计算出通过流道的一个节流器的质量流量；
反复进行下述操作：测量压力并确定校准容积中的气体温度，利用测量到的压力相对于时间的变化率和确定的时间来计算一个从校准容积中流出的气体的实际质量流量，确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异；
一旦发现了差异，修正所述计算过程，使测量到的质量流量吻合实际质量流量从而消除所述差异。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的传感器测量压差。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的压力传感器测量压差并测量节流器内的平均绝对压力。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个安装在流道中的节流器的上游的绝对压力传感器测量绝对压力。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作是通过一个包括一个毛细热质量流传感器的质量流传感器实现的。
6、如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的压力传感器包括一个浮动标准压差传感器，所述的浮动标准压差传感器包括安装在节流器的上游流道上的第一传感器和安装在节流器的下游流道上的第二传感器，每个传感器从一个参考管道中接收一个背面参考压力；这个操作还包括：在启动气流之前，通过参考管道对传感器提供足够的压力来校准压差传感器，以便每个传感器都提供一个接近于零的压力输出。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：反复的调节气流直到测量到的质量流量与一个预定的目标质量流量吻合。
8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与一个预定的目标质量流量吻合的操作包括：使用一个模拟回路来调节气流直到测量到的质量流量达到目标质量流量。
9、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与一个预定的目标质量流量吻合的操作包括：反复进行下列操作：逐渐增加地调节流量，并重新计算测量到的质量流量直到达到目标质量流量。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异的操作包括：确定实际质量流量和目标质量流量之间的差异，如果这个差异超出了预定的极限值，判定差异存在。
11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的传感器包括一个或多个校准容积下游的压力传感器；所述的计算过程包括对压力测量结果应用一个预定的数学等式来计算测量到的质量流量。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的修正计算过程的操作是通过改变数学等式来实现的。
13、一种含指令的介质，包含一个数字处理器可执行的机器可读指令的程序来操作运行一个测量质量流的气体传输系统，所述操作包括：
一种测量气体传输系统中质量流量的方法，包括的操作步骤有：
向一个校准容积填充处理气体；
启动处理气流从校准容积进入一个流道；
在气体流动过程中，
反复使用一个或多个校准容积下游的传感器测量压力，并利用包括压力测量结果的数据来进行一个计算过程从而计算出通过流道的一个节流器的质量流量；
反复进行下列操作：测量压力并确定校准容积中的气体温度，利用测量到的压力相对于时间的变化率和确定的时间来计算从校准容积中流出的实际质量流量，确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异；
一旦发现了差异，修正所述计算过程，使测量到的质量流量吻合实际质量流量从而消除所述差异。
14、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的传感器测量压差。
15、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述使用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的传感器测量压差并测量节流器内的平均绝对压力。
16、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个安装在流道中的节流器的上游的绝对压力传感器测量绝对压力，利用包括所测的绝对压力等数据计算质量流量。
17、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作是通过一个包括一个毛细热质量流传感器的质量流传感器实现的。
18、如权利要求15所述的介质，其特征在于，所述的压力传感器包括一个浮动标准压差传感器，所述的浮动标准压差传感器包括安装在节流器的上游流道上的第一传感器和安装在节流器的下游流道上的第二传感器，每个传感器从一个参考管道中接收一个背面参考压力；这个操作还包括：在启动气流之前，通过参考管道对传感器提供足够的压力来校准压差传感器，使每个传感器都提供一个接近于零的压力输出。
19、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述操作还包括：反复调节气流直到测量到的质量流量与预定的目标质量流量吻合。
20、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与目标质量流量吻合的操作包括：使用一个模拟回路来调节气流直到测量到气体质量流量达到目标质量流量。
21、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与目标质量流量吻合的操作包括：反复进行下面的操作：逐渐增加地调节流量，并重新计算测量到的质量流量直到达到目标质量流量。
22、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异的操作包括：确定实际质量流量和目标质量流量之间的差异，如果这个差异超出了预定的极限值，判定差异存在。
23、如权利要求13所述的介质，其特征在于，所述的传感器包括一个或多个校准容积下游的压力传感器；所述的计算过程包括对压力测量结果应用一个预定的数学等式来计算测量到的质量流量。
24、如权利要求23所述的介质，其特征在于，所述的修正计算过程的操作是通过改变数学等式来实现的。
25、 一种为实现一种气体传输系统控制操作的多重连接的电导元件的逻辑电路，其特征在于，所述操作包括：
向一个校准容积填充处理气体；
启动处理气流从校准容积进入一个流道；
在气体流动过程中，
反复使用一个或多个校准容积下游的传感器测量压力，并利用包括压力测量结果的数据来进行一个计算过程从而计算出通过流道的一个节流器的质量流量；
反复进行下面的操作：测量压力并确定校准容积中的气体温度，利用测量到的压力相对于时间的变化率和确定的时间来计算从校准容积中流出的气体的实际质量流量，确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异；
一旦发现了差异，修正所述计算过程，使测量到的质量流量吻合实际质量流量从而消除所述差异。
26、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的传感器测量压差。
27、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述使用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个或多个安装在节流器附近的传感器测量压差并测量气流的平均绝对压力。
28、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作包括：使用一个安装在节流器的上游的绝对压力传感器测量绝对压力并利用包括测量的绝对压力的数据计算质量流量。
29、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述利用一个或多个校准容积下游的传感器进行压力测量的操作是通过一个包括一个毛细热质量流传感器的质量流传感器实现的。
30、如权利要求26所述的电路，其特征在于，所述的压力传感器包括一个浮动标准压差传感器，所述的浮动标准压差传感器包括安装在节流器的上游流道上的第一传感器和安装在节流器的下游流道上的第二传感器的；每个传感器从一个参考管道中接收一个背面参考压力；这个操作还包括：在启动气流之前，通过参考管道对传感器提供足够的压力来校准压差传感器，使每个传感器都提供一个接近于零的压力输出。
31、如权利要求25所述的电路，其特征在于，还包括：反复调节气流直到测量到的质量流量与目标质量流量吻合。
32、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与目标质量流量吻合的操作包括：使用一个模拟伺服回路来调节气流直到测量到气体流量达到目标质量流量。
33、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述调节气流直到测量到的质量流量与目标质量流量吻合的操作包括：反复进行下列操作：逐渐增加地调节流量，并重新计算测量到的质量流量直到其达到目标质量流量。
34、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述确定实际质量流量与测量到的质量流量之间是否存在差异的操作包括：测定实际质量流量和目标质量流量之间的差异，如果这个差异超出了预定的极限值，判定差异存在。
35、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述的传感器包括一个或多个校准容积下游的压力传感器；所述的计算过程包括对压力测量结果应用一个预定的数学等式来计算测量到的质量流量。
36、如权利要求35所述的电路，其特征在于，所述的通过下游传感器修正差异来调节测量的操作是通过改变数学等式来实现的。
37、如权利要求25所述的电路，其特征在于，所述逻辑电路包括一个集成电路。
38、一种气体传输系统，包括：
具有一个上游端和一个下游端的第一管道；
一个与第一管道串联连接的校准容积；
一个至少在校准容积和第一管道其中一个的合适位置安装的第一压力传感器；
一个与校准容积下游的第一管道串联的节流器；
一个与第一管道分离的参考管道
一个浮动标准压差传感器，包括一个安装在节流器上游的第一管道上的第一传感器和一个安装在节流器下游的第一管道上的第二传感器，每个传感器测量相对于参考管道内压力的压力。
39、如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述的每个传感器包括一个外罩，外罩中包含一个隔膜，一个感应装置根据隔膜的位置提供压力输出。
40、如权利要求39所述的系统，其特征在于，每个传感器都包括一个电容式压力计。
41、如权利要求39所述的系统，其特征在于，包括一个或多个附加管道，每个附加管道包括各自的校准容积、绝对压力传感器、温度传感器、节流器和压差传感器和一个选择性地将其中一个管道与一个处理室连接的输出阀。
42、如权利要求39所述的系统，其特征在于，还包括：一个或多个附加管道，每个附加管道具有各自的节流器和压差传感器；一个多端口阀，每个管道与不同的端口连接使某时刻选择的一个管道与校准容积相连。
43、如权利要求39所述的系统，其特征在于，还包括：一个或多个气体进口；一个多端口阀与每个气体进口和校准容积连接用以在不同处理气体之间选择进入校准容积的气体。
44、如权利要求39所述的系统，其特征在于，还包括多个与第一管道串联的阀来引导并控制气流通过第一管道，每个阀都包括可变调节流量控制阀和多路阀中的一个阀。
45、如权利要求39所述的系统，其特征在于，还包括一个位于适当位置与至少校准容积和第一管道中的一个连接的用于测量校准容积内气体温度的温度传感器。
46、一种气体传输质量流控制系统，包括：
一个具有上游端和下游端的管道；
一个与第一管道串联连接的校准容积；
测量校准容积中气体压力的装置；
限制校准容积下游的管道内的气流量的装置；
一个参考管道和选择性地调节参考管道内压力的装置；
测量横过限制气流量装置的压差的装置，所述压力测量结果是相对于参考管道内压力的。
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