JP2003501637A - リアルタイムの流量測定と修正が可能な広範囲ガス流動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 質量流量をリアルタイムで正確に測定し、オプションとして調整するガス供給システムを提供する。当該システムは、入口バルブにつながる流体導管と、較正ボリュームと、流動規制部と、出口バルブとが直列になって構成される。前記較正ボリュームには圧力と温度のセンサが接続される。差圧センサ、もしくは一対の差圧、絶対圧、あるいはゲージ圧センサが、前記流動規制部を跨いで取り付けられる。代替として、絶対圧力センサを前記流動規制部の上流に取り付けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、処理室へ極めて正確な量のガスを供給することが要求される製造工
程に関する。より具体的には、本発明は、処理室へガスを供給する間にガス流量
を正確に測定する改善されたガス流動システムに関する。追加される操作は、こ
れらの測定値にしたがってガス流動を調整することによって行い得る。

【０００２】 （背景技術） 半導体製造などの多くの工業プロセスでは、「反応室」とも呼ばれる処理室へ
正確にガスを供給することに頼っている。これらの処理室は、あるときには非常
な高圧で、又あるときには非常な低圧でというように、広い圧力範囲で操業され
ている。この全体の製造工程を通して、ガス供給システムの正確さと安定性は極
めて重要である。これらのシステムの主たる目的は、指定された質量のガスを正
確に供給することにある。質量と体積との関係は一定せず、またその他の要因に
より、単なる体積流量制御装置は役立たない。

【０００３】 歴史的には、処理ガスの流れを制御するため、技術者は熱質量流量制御機（th
ermal mass flow controller）を使用してきた。完全なガス供給システムで
は、これらの熱質量流量制御機は、各種フィルタ、圧力変換器、制御バルブと共
に存在している。これらの要素は、通常は鋼製のチューブと各種機械式カップリ
ングによって結合されている。よく見られる結合形態には、溶接、ろう付け、及
び各種の再使用可能な継手が含まれる。このような継手は、真空機密の機械式シ
ールを形成するため、圧縮された弾性体もしくは金属のシールを使用している。

【０００４】 図１は、熱質量流量制御機１００の例を示す。ガスはまずガス入口１０２に入
り、その後、流路１０３を通過する。入口１０２の後、ガスはバイパス規制部１
０４の周囲に入る。バイパス規制部１０４の周囲で発生する圧力降下のため、一
定比率のガスが流路１０７の毛細管１０６に分離する。この毛細管１0６内には
多段加熱巻線１０５が巻きつけられている。巻線１０５は複数の端子を含み、図
示の例では３つの端子１０５ａ〜１０５ｃを含む。毛細管１０６を通過したガス
は主流のガス１０８と再び一緒になって混合流１１１を形成し、続いて制御バル
ブ１１２に向けて流れる。制御バルブ１１２は、バルブ渦巻き路、及び磁気物質
１１４とプランジャ１１６を含む。プランジャ１１６の位置は、質量流量制御機
を通過するガスの量を制御する。幅広のプランジャ・セッティングはより多くの
ガスを流し、より小さいプランジャ・セッティングはより少ないガスを流す。制
御電子機器１２２は、後述するように所望のガス流動が得られるようこのプラン
ジャの位置を制御する。制御バルブ１１２の後、ガスは最終的にガス出口１２０
で質量流量制御機１００からの出口となる流路１１８に流れる。ガス出口１２０
は、更なる「下流」の配管（図示せず）を介して処理室につなげ得る。

【０００５】 質量流量制御機１００は、以下の原理で動作する。毛細管１０６を通過する流
体の質量（流れ１０７）は、バイパス規制部１０４の周囲の流れの量（流れ１０
８）に直接比例しており、したがって装置を通過する総流量を代理する測定値を
提供する。すなわち、流れ１０７のガスの質量に一定値を掛けると流れ１０８の
質量となる。ガス流れ１０７と１０８の合計がガス流れ１０３となる。質量流量
制御機１００は、前記毛細管、バイパス流路、制御バルブの相対サイズと形状を
考慮して、特定の流量に対応して製造することができる。

【０００６】 質量流量（mass flow）測定の一つの方法によれば、加熱巻線１０５を通して
端子１０５ａから端子１０５cへ向けて電流が流される。加熱巻線１０５の抵抗
は、既知のように温度によって変化する。このように、巻線１０５がホィートス
トン・ブリッジとして作動すれば、端子１０５ｂを測定点として使用することが
できる。ガスが毛細管１０６を通過すると、ガスの熱容量が熱を巻線の第１の部
分（端子１０５ａと１０５ｂとの間）から第２の部分（端子１０５ｂと１０５ｃ
との間）へ移動させる。質量流量の大きさが熱移動の大きさを決定し、これは巻
線１０５ａ〜１０５ｂと巻線１０５ｂ〜１０５ｃとの間の電圧不均衡に直接比例
している。この電圧不均衡が、毛細管１０６を流れる質量の大きさを示す。毛細
管１０６を通過する質量が把握できることから、上述のように流れ１０３の質量
の総量を容易に計算することができる。

【０００７】 この測定原理の各種異なる態様も使用されている。例えば、１つの加熱巻線と
２つの温度測定装置が流れによる熱移動の測定に使用され得る。他の方法では、
毛細管に沿った流れによって生ずる温度低下を一定値に維持するために、加熱巻
線の１つもしくは双方を通して変動する量の電流を流してもよい。

【０００８】 動作時には、制御電子機器１２２は、閉鎖ループ・フィードバック・システム
によりプランジャの位置を制御する。すなわち、電子機器１２２は、検出された
質量流量（毛細管１０６で測定される）を所望の質量流量（入力として提供され
る）と比較する。その後、この比較結果に基づいて電子機器１２２はプランジャ
１１６の位置を狭くしたり広くしたりする。

【０００９】 質量流量制御機は、ガス供給システムの最も重要な部分の一つである。残念な
がらしかし、既知の質量流量制御機は、ガス供給システムの最も信頼性のない部
分の１つでもある。質量流量制御機は、多くの異なった形状の毛細管、巻線、バ
イパス規制部、制御バルブを備えたものが製造されてきた。しかしながら、幾つ
かの異なる要因が、質量流量の較正（calibration）、及び性能に対して好まし
くない変化を与えている。もし流体や他の混入物がバイパス規制部周りの領域に
形成されると、流れ１０７と流れ１０３との間の関係がばらつき、その装置全体
の較正が変化する。バイパスの流路やその他の流路における凝結の形成もまた他
の較正エラーの原因である。巻線の劣化や、巻線と毛細管外部との間の熱的接触
の性質も、長期に亘った較正の変動の要因となる。加熱巻線に接触する処理ガス
の化学組成の変化も、この工程の完全性に影響を与え得る。

【００１０】 他の流量調整システムが、Kennedy氏に付与された米国特許第4,285,245号に記
述されている。Kennedy氏は、一定量の測定室内の圧力降下を測定し、この測定
された圧力降下を、降下した時間で割ることによって圧力降下率を算出した。こ
の算出された降下率は、体積流量に直接関連している。このKennedyシステムは
その意図した目的には有用かも知れないが、質量流量を正確に制御することを求
める適用には不適当である。特に、ガスの質量と体積との関係は絶対圧力や温度
などの要因の影響で変化するため、ガスの質量はその体積と常には比例していな
い。また、本願発明者の調査によれば、Kennedyシステムでは連続的な、あるい
はリアルタイムの測定と流動制御手段を備えていないため、僅かな質量流量の増
加変動が起こってもこれを検出できないことがある。このように、Kennedy氏の
手法は、質量流量を正確に制御することを求める適用には満足なものとはいえな
い。

【００１１】 半導体の製造ラインでは、処理ガスの誤った供給は非常なコスト増となり得る
。あるケースでは、処理ガスが処理室内のシリコン・ウエハに正確に供給されな
いと、そのウエハは不良品となり得る。経済性からはシリコン・インゴットは常
に大きくなる方向にあることから、もし不良品になればこれらの大きなシリコン
・ウエハを廃棄するのは大損害となる。さらには、このような誤りが発生すると
、その質量流量制御機は修理もしくは入れ替えが必要となり、製造工程を繰り返
す費用も発生する。多くの場合、製造停止は１時間当たりの売上げで125,000ド
ルを越える損失となり得る。

【００１２】 以上の限界を考慮すると、従来の質量流量制御機には解決されていない問題点
があるため、ある種の適用においては完全に適切であるとは言えない。

【００１３】 （発明の開示） 一般に、本発明は、ガスを処理室へ供給する間、ガス流動を正確に測定する改
善されたガス流動システムに関する。追加されるステップは、前記流れの測定値
に従ってガス流動を正確に調整することによって達成される。この質量流量シス
テムは、入口バルブにつながる流体導管と、較正ボリューム（calibration vol
ume）と、流動規制部（flow restrictor）と、流動制御バルブとが直列に配置
されて含まれる。圧力及び温度測定装置が、前記較正ボリュームに接続されてい
る。質量流量センサもまた、較正ボリュームの下流側に配置されている。１つの
例では、この下流の質量流量センサは、２つの圧力変換器を含む浮動参照差圧セ
ンサ（floating reference differential pressure sensor）を含む。第１
の変換器は前記流動規制部の上流で前記導管に取り付けられ、第２の変換器は前
記流動規制部の下流で前記導管に取り付けられている。各変換器は、参照源から
の参照圧力を受け取り、その参照圧力に対する圧力を測定する。

【００１４】 操業時には、前記質量流量システムは、所望の質量流量を、分当たり標準立法
センチメートル（sccm）などの適当な単位で表した「目標質量流量」もしくは「
セット・ポイント」の顧客仕様を受け取る。このセット・ポイントを受け取った
後、もしくは受け取る前、前記較正ボリュームが充填され、前記浮動参照差圧変
換器を較正するために前記参照圧力が調整される。次に、ガス流動が開始される
。このガス流動の間、前記較正ボリュームにおける絶対圧力測定値、及び流動規
制部を跨いだ差圧測定値を含む測定値が繰り返し把握され、これらの測定値は「
測定質量流量」を定めるために使用される。もしガス流動の制御を望むなら、測
定された流量が前記目標質量流量に達するまで、適切な制御バルブを用いてガス
流動が反復して調整される。前記較正ボリュームの前記温度／圧力測定装置を使
用して、実際の質量流量と測定質量流量の間の不一致を見出すため、実際の質量
流量の計算が繰り返し行われる。不一致が発見されると、質量流量を計算する方
法がその不一致を埋め合わせるために「進行中」に修正される。もしガス流動制
御が求められると、測定質量流量（修正された）が前記目標質量流量に合致する
まで質量流量が調整される。

【００１５】 他の下流の質量流量センサの実施の形態も開示されている。これらには、熱質
量流量センサ、前記流動規制部と平行に配置された単一ダイアフラム式圧力変換
器、もしくは前記流動規制部の上流に配置された単一圧力測定装置などがある。

【００１６】 したがって、一つの実施の形態では、本発明はガス供給質量流量測定システム
を操作する方法を提供するために実施され得る。他の実施の形態では、本発明は
、ガス供給質量流量測定システムなどの装置を提供するために実施され得る。更
に他の実施の形態では、本発明は、ガス供給質量流量システムを操作する動作を
実行するためにデジタルデータ処理装置によって実行できる機械読取り可能なプ
ログラムを具体的に実行させる信号保持媒体を提供するために実施され得る。他
の実施の形態は、ガス供給質量流量システムを動作させるための操作を実行する
よう構成された複数の相互接続された導電要素を備える論理回路に関する。

【００１７】 本発明は、多くの顕著な利益をユーザに提供する。主に、本発明は、より正確
なガス流動を測定（及びオプションとして調整）するために、ガス供給の間に個
別に複数の質量流量測定値を得てこれらの測定値を比較することによって正確な
処理ガスの提供を保証する。「リアルタイム」に実際のガス供給の間に繰り返し
ガス流動を測定してこれらの測定値を修正することから、本発明に係る質量流量
はより正確である。一つの実施の形態では、本発明は、浮動参照差圧変換器を使
用してさらに正確にガス流量を測定するように実施が可能である。従来技術のも
のとは異なり、これらの浮動参照差圧変換器はより広い測定範囲とより高い分解
能を提供する。他の利点としては、前記浮動参照圧力変換器は、変換器の繊細な
背面が注意深く制御された圧力の安全なガスを含む参照導管に結合されて分離さ
れているので、腐食性の処理ガスに対しても使用することができる。

【００１８】 本発明は広範な適用ができる点でも有利である。半導体製造への適用に加え、
本発明は、窓、金属、その他の材料にコーティングするために正確にガス供給す
る際に使用が可能である。本発明は更に、この他にも多くの特性と利点を提供可
能であり、これらは以下の本発明の詳述により明らかである。

【００１９】 （発明を実施するための最良の形態） 当該技術分野の知識を有する者にとって、以下の詳細な説明と添付図面を考慮
することにより、本発明の性質、目標、利点はより明らかとなる。上述の通り、
本発明は、処理室に処理ガスを供給する間に質量流量を正確に測定し、その測定
値を修正し、オプションとしてガス流動を調整する改善されたガス供給質量流量
システムに関する。このような測定は、下流の流動規制部にある１つもしくは複
数のセンサと、較正ボリュームにある上流のセンサとの協働によりなされる。

【００２０】 ２段階ガス流動分析技術 上述した毛細管を使用する熱ガス流動制御機と異なり、他の供給システムが１
９９９年２月２日にWilmer氏に付与された米国特許第5,865,205号に示されてい
る。Wilmer氏は、工程の「処方」開始時にガスで満たされた既知容量のリザーバ
を使用する。そのリザーバ中にあるガスの当初質量を特定するため、前記リザー
バ内のガスの温度と圧力が測定される。リザーバから処理室へのガスの流れは、
自己較正とも呼ばれる動的流動回路の制御の下で可変流動制御により測定される
。処理室へのガスの流れが終了すると、そのリザーバ内に最終的に残ったガスの
質量を特定するため、前記リザーバ内のガスの温度と圧力が再び測定される。前
記当初のガス質量と最終のガス質量とが比較され、前記処方ステップの間にリザ
ーバから放出された実際のガス質量が特定される。この値は、システム較正定数
を更新するために較正サーボ・ループへの入力として使用される。

【００２１】 このことから、Wilmer氏は２段階のガス供給工程を使用しており、それは（１
）ガスはまずリザーバから処理室へ供給され、（２）ガス流動が終了した後にリ
ザーバ内の供給後のガスの温度と圧力が測定される。前記供給後の測定値は、「
ラインの外で」システムを較正する支援に使用されており、したがって「リアル
タイム」ではない。

【００２２】 Wilmer氏は毛細管とこれに関連する制約を巧みに取り除いているが、本願発明
者らは更なる改善の余地はないかとの観点でWilmer氏のアプローチを分析した。
その結果、本願発明者らは、流れの測定値そのものではなくセット・ポイントを
修正するというWilmer氏のアプローチでは、実際の流れの信号もしくは値を得る
ための二次的な監視装置もしくはシステムは実現できないという、他の観点では
認識できないような制約を見出した。

【００２３】 他の制約としては、Wilmer氏の流動制御の方法は、ガスがオリフィスを音速で
通過する必要があり、したがって、溶解変化、化学的分離、その他の材料特性へ
の好ましくない影響のためこれに晒されることによって逆効果を生ずるような処
理材料の供給への適用の可能性が排除されている。

【００２４】 Wilmer氏のアプローチの他の制約は、ガス流動制御機の較正は工程終了後にラ
イン外でのみ可能であることから、ガス流動制御機の較正が滅多にできないこと
である。即ち、Wilmer氏は、工程進行の間にどれだけのガスが実際に流れたかを
特定するため、工程の終了後にリザーバ内に残ったガスの圧力と温度を測定する
。最終段階での流れの測定値の精度をチェックすることは有用ではあるが、この
技術では工程処理ごとに一度の較正に限定されてしまう。より頻繁な較正が必要
となる適用に対しては、Wilmer氏のアプローチは適切とは言えない。さらには、
Wilmer氏のアプローチは、供給後の較正が問題含みである単一のガス供給工程に
対しては全く不適当である。

【００２５】 ハードウェア要素と相互接続システム・アーキテクチャ 導入 本発明の１つの態様は、図２のシステム２００に示すような、各種ハードウェ
ア要素と相互接続により実施可能なガス流動システムに関する。このシステム２
００は、流路２１４と、電子モジュール２１３と、処理室２１５と、流出口２５
２とを含む。一般に、流路２１４は、処理室２１５で行われる半導体製造、コー
ティング、その他の工程に使用するため、ユーザが選択した質量流量で処理ガス
を処理室２１５へ正確に導く。その他の時間には、流路２１４は、流路２１４の
要素からガスを排除するために、ガスを流出口２５２へと導く。

【００２６】 電子モジュール２１３は、流路２１４内の電気的に操作される各種要素を制御
し、他の要素からの電気的に示された測定値を受け取る。以下の記述では、この
電子モジュール２１３は、これらの要素と導電性の回線もしくはバスにより結ば
れている。しかしながら、光ファイバ・ライン、光・短波・音響などを使用する
無線交信など、他の相応しい接続方法が使用され得る。

【００２７】 処理室と流出口 処理稼動の間、処理室２１５は流路２１４からの処理ガスの終着点となる。処
理室２１５内では、前記処理ガスはその目的のために処理室２１５内に配置され
た材料と反応する。これらの反応には、コーティング、化学反応、エッチング、
堆積、化学結合、その他が含まれる。例として、流路２１４からの処理ガスは、
集積回路、平板ディスプレイ、その他の製造工程の間に前記処理室内にある半導
体材料に注がれる。他の例では、流路２１４からの処理ガスは、窓、金属、プラ
スチック、その他の全く異なる材料をコーティングするために使用され得る。

【００２８】 処理室２１５は、処置すべき材料を保持できるに十分なサイズの容器からなる
。半導体製造などに使用される処理室の構成は当業者には既知であるため、さら
なる詳述は不要である。

【００２９】 流出口２５２は、流路２１４からのガス流動を導く場所を提供する。１つの例
として、流路２１４は、多用途ガスを流路２１４を通して大量に流し、最終的に
これらを流出口２５２に導くことによって内部を浄化する。この流出口２５２は
他の用途も持つ。製造操業で多用途ガスが「参照導管」を通して流され、これが
最終的に流出口２５２に至る。これは較正の間、あるいは以下に述べる一定の浮
動参照圧力変換器の使用の間には有用である。

【００３０】 ある場合には、流路２１４からのガスが非毒性であれば、流出口２５２は環境
外気への排出口につなげ得る。他の場合には、流出口２５２は、適切な貯蔵設備
、真空ポンプ、もしくは適当な排出や放出手段につながるその他の配管を含んで
も良い。半導体製造で使用されているような流出口の構造は業界内に知られてお
り、更なる説明は不要である。

【００３１】 しかしながら、流路２１４と電子モジュール２１３は本発明の各種の特性を実
施するものであり、処理室２１５などの他の要素は、本発明の使用を示す目的で
のみ表示されている。

【００３２】 流路 流路２１４は、処理ガスと多用途ガスとを案内するもので、処理ガス流路２１
４ａと多用途ガス流路２１４ｂとを含む。処理ガスは処理室２１５に導かれ、そ
こに配置された材料に注がれる。例示として、この処理ガスには、窒素、酸素、
オゾン、シラン、アルゴン、塩化フッ化炭素類などがある。前記多用途ガスは、
処理室２１５内の材料に注がれる以外の目的に使用される。例えば、多用途ガス
は流路２１４ａを通って流出口２５２に導かれ、これによって流路２１４ａを浄
化する。

【００３３】 他の適用では、処理ガスは流路２１４ａを通過するが、多用途ガスは圧力をか
けて流路２１４ｂに流され、以下に示すように流路２１４ａ内の浮動参照差圧変
換器を較正する。この目的に使用されるときは、多用途ガスは好ましくは窒素な
どの非腐食性、純粋、非水性の物質からなる。これらの品質は、以下に述べる多
用途ガスが浮動参照差圧変換器の化学的に敏感な背面側を損傷しないことを保証
する助けとなる。

【００３４】 流路２１４を更に詳細に見ると、流路２１４は、「参照ガス」流路２１４ｂに
つながる多用途ガス入口２５８を含む。この流路２１４ｂは、調整式流動制御バ
ルブ２１１と、参照導管２６１と、流動規制部２１２とを含む。オプションとし
て、流路２１４ｂ内の要素の順序は、流動制御バルブ２１１と流動規制部２１２
の位置を入れ替え、参照導管２６１に対して制御バルブ２１１を下流側、流動規
制部２１２を上流側となるよう配置し直してもよい。これらの要素とその作動は
以下に詳細に示す。

【００３５】 入口２５８と流路２１４ｂとに加え、流路２１４は「処理ガス」流路２１４ａ
につながる処理ガス入口２５６を含む。これら入口２５６、２５８は、流路２１
４の「上流」端末部を形成し、一方、処理室２１５と流出口２５２は「下流」端
末部を形成する。三方向バルブ２０１は多用途ガス入口２５８もしくは処理ガス
入口２５６からのガスを選択的に処理ガス流路２１４ａ内に流入することを許容
する。このバルブ２０１は、電子モジュール２１３からの電気信号を回線２０１
ａを介して受信することにより、入口２５６、入口２５８、もしくはいずれの入
口でもない位置（「オフ」）の間で切り換わる。市場で入手可能な適切な三方向
バルブの例としては、Parker CorporationのUltraseal Valve、Veriflo Corp
orationのQuantum製品ラインのバルブが含まれる。

【００３６】 流路２１４ａ内のバルブ２０１から下流につながって、ゲージ、バルブ、その
他の各種のサブ要素が、金属管やその他の適当な配管などのシール導管により直
列に配置されて相互結合されている。より具体的には、バルブ２０１は、水分や
微粒子などの対象汚染物を廃除するためのオプションのフィルタ２０２に結合さ
れている。このフィルタ２０２の市場で入手可能な例は、Parker Corporation
で製造される焼結ステンレス鋼フィルタがある。このフィルタ２０２は較正ボリ
ューム２０３につながり、これは以下に述べるように固形金属ブロック・アセン
ブリ内に形成された空洞からなる。

【００３７】 オプションとして、温度センサ２１０が較正ボリューム２０３に結合され、較
正ボリューム２０３内部のガスの温度を測定する。この温度センサ２１０は、そ
の温度測定値を表す電気信号を回線２１０ａを介して電子モジュール２１３に送
る。図面ではこの温度センサ２１０が較正ボリューム２０３に直接つながれてい
るが、例えばその近傍の導管やその他の適当な較正ボリューム２０３に近接する
位置でその温度を測定するために熱的につながる位置で間接的に接続されてもよ
い。温度測定は、例えば較正の間のガスの熱膨張、処理ガスの温度変化、その他
の特性など、各種熱的効果を把握し、対処するための助けとなる。実施可能でよ
り簡略な代替として、この温度センサ２１０をシステム２００から除いてもよい
。この場合には、温度は、例えば外気温度などの一定値であると仮定される。

【００３８】 絶対圧力センサ２０４は、動作可能な状態で較正ボリーム２０３に結合され、
もしくは較正ボリューム２０３につながる導管（図示）、もしくは較正ボリュー
ム２０３内部のガスの絶対圧力が測定できる他の適当な場所に接続される。この
センサ２０４は、圧力の測定値を表す電気信号を回線２０４ａを介して電子モジ
ュール２１３に送る。絶対圧力センサ２０４は、絶対真空に比較して圧力を測定
する操作を行うため、「絶対」圧力を測定する。したがって、このセンサ２０４
はダイアフラム式装置からなる。この装置の他の目的は、層流を含んだ適用に対
して平均圧力が特定され得ることから、流動規制部２０６により絶対圧力を測定
することである。したがって、図示の実施の形態では、この絶対圧力センサ２０
４は、較正ボリューム２０３と流動規制部２０６との両方に近い位置に配置され
、これによって動作可能な状態で両者に接続される。これは一般には導管を、高
い流体伝導性と、較正ボリューム２０３と流動規制部２０６の間の通路を比較的
短い長さになるよう最適に保つことにより達成される。市場で入手可能な絶対圧
力センサの例は、Setra Corporationによるモデル２０４製品がある。

【００３９】 較正ボリューム２０３の下流で、処理ガス流路２１４ａは流動規制部２０６を
通過する。この流動規制部２０６は、層流要素、分子流要素、音波ノズル、焼結
フィルタ要素、１つもしくは複数のオリフィス、ひねりチューブ、１つもしくは
複数の毛細管、もしくは以下に述べる流れの状態と測定技術を適合させるために
流れを規制するその他の機構からなる。

【００４０】 本実施の形態で図示する例は層流もしくは分子流状態にあるガス流動への適用
であり、差圧センサが流動規制部２０６の近くに配置されている。すなわち、前
記差圧センサは、流動規制部２０６の上流の第１の浮動参照圧力変換器２０５と
、流動規制部２０６の下流の第２の浮動参照圧力変換器２０７とを含む。絶対圧
力センサ２０４とは異なり、この浮動参照圧力変換器２０５、２０７は、流路２
１４ｂ内の参照導管２６１に提供される制御された参照圧力に対する圧力を測定
する。このため、これら変換器２０５、２０７は導管２０５ａ、２０７ａによっ
て参照導管２６１に結ばれている。この変換器２０５、２０７はまた、それぞれ
の圧力の測定値を表す電気信号を電子モジュール２１３に送るため、電気回線２
０５ｂ、２０７ｂによって電子モジュール２１３に接続されている。

【００４１】 各変換器は、静電容量マノメータのようなダイアフラム式マノメータから構成
される。ダイアフラム・マノメータは、対向する２つの側面を有するダイアフラ
ムを使用し、１つのポートがダイアフラムの各側に結合されてハウジング内に収
納されている。前記ハウジングの一方の半分（「後」側）は、参照導管２６１に
導通し、他の半分（「前」側）は流路２１４ａに導通している。したがって各差
圧変換器は、参照導管の圧力と流路２１４ａにおける圧力との差を測定する。変
換器の後側では、ダイアフラムの位置を検出するために（これによって両側の圧
力の相対差を検出する）電極などの検出装置が前記ダイアフラムに結合されてい
る。この検出装置は、静電容量、歪、光、磁力入力、その他の特性の変化を検出
することができる。汚染物、腐食化学物、湿気に対するこの電極の感受性のため
、各変換器の背面側は、参照導管２６１（導管２０５ａ、２０７ａを介して）の
清浄な、乾燥したガスのみに接触する。

【００４２】 各変換器が測定する差圧に加え、変換器２０５、２０７の測定値間の差は、他
の差圧値を形成する。この差圧値は、流動規制部２０６を通過するときの圧力降
下を示す。この差圧変換器２０５、２０７を実施するための市場で入手可能な製
品の例は、Setra Corporationのモデル２２８又はモデル２３０圧力変換器、Da
ta InstrumentのDeltaMate製品ライン、およびMKS、Millipore、Edwardsなどの
製造者の製品が含まれる。

【００４３】 参照導管２６１は、入口２５８から参照導管２６１内へ所望量の多用途ガスを
流入させる制御バルブ２１１を調整することにより、選択された圧力にセットさ
れる。この流動制御バルブ２１１の調整、これによる参照導管２６１内の圧力は
、回線２１１ａを介して電子モジュール２１３によって受信される電気信号で制
御される。参照導管２６１の高い圧力は流動規制部２１２の存在のため起こり得
るもので、これにより参照導管２６１（高圧）と流出口２５２（低圧）との間の
圧力差を発生させる。代替として、流動規制部２１２を参照導管２６１の上流に
配置し、ガス入口２５８と参照導管２６１との間の圧力差を生じさせることがで
き、参照導管２６１の下流に配置された流動制御バルブ２１１が、回線２１１ａ
を介して電子モジュール２１３により受信された電気信号に応答して参照導管２
６１内の圧力を制御する。

【００４４】 処理ガス流路２１４ａはまた、調整式流動制御バルブ２０８を含み、このセッ
ティングは流路２１４a内を流れるガスの質量を決定する。この制御バルブ２０
８のセッティングは、回線２０８ａを介するバルブ２０８との交信により、電子
モジュール２１３によって調整される。流動制御バルブ２１１や流動制御バルブ
２０８、その他ここに述べるその他の流動制御バルブは、ソレノイド作動式制御
バルブ、ピエゾ電気式制御バルブ、熱作動式制御バルブなど、いかなる適切な形
式の制御バルブであってもよい。流動制御バルブの市場で入手可能な１つの例は
、MSK Instrumentのモデル２４８である。

【００４５】 三方向バルブ２０９は、処理ガス通路２１４ａから処理室２１５へ、もしくは
流出口２５２へと選択的にガスを排出する。このバルブ２０９は、回線２０９ａ
を介して電子モジュール２１３から受信する電気信号に応答して処理室２１５、
流出口２５２、いずれの通路でもない（「オフ」）の間を切り替える。

【００４６】 電子モジュール 電子モジュール２１３は、流路２１４内の電気的に動作する要素を制御し、測
定値や状況情報を電気的に報告する能力を有する要素からデータを入手する。電
子モジュール２１３は、インターフェース２６０を介してデータ入力／出力源（
図示せず）と情報交換する。前記データ入力／出力源は、ユーザ、制御システム
、ホストコンピュータ・システム、コミュニケーション・ネットワークなどであ
る。コスト、ユーザの練度、その他適用の要求度により、インターフェース２６
０は各種要素を含んでも良い。人であるユーザの場合、これらの要素は、キーボ
ード、キーパッド、ビデオスクリーン、コンピュータ・モニタ、コンピュータ・
マウス、トラックボール、デジタル化パッド、音声作動ソフトウェア、足ペダル
、ダイアル、ノブ、スイッチなどがある。電子化もしくは機械化されたユーザに
あっては、インターフェース２６０の要素は、回線、バス、電話モデム、無線周
波・短波・赤外線リンク、コンピュータ・ネットワーク、その他の装置が含まれ
得る。

【００４７】 電子モジュール２１３自身も異なる態様で実施されてもよい。１つの実施の形
態では、電子モジュール２１３はデジタルデータ処理装置を使用して実施され得
る。この装置は、各種ハードウェア要素と相互接続によって実施され、１つの例
はデジタルデータ処理装置５００（図５）である。この装置５００は、記憶装置
５０４に接続されたマイクロ・プロセサやその他の処理機などのプロセサ５０２
を含む。図示の例では、この記憶装置５０４は、高速アクセス記憶装置５０６と
不揮発性記憶装置５０８を含む。高速アクセス記憶装置５０６は、ランダム・ア
クセス・メモリ（ＲＡＭ）でよく、プロセサ５０２で実行されるプログラム指令
を記憶するために使用され得る。不揮発性記憶装置５０８は、例えばリード・オ
ンリ・メモリ（ＲＯＭ）、再プログラム可能ＲＯＭ、コンパクト・ディスク、「
ハードドライブ」などの１つもしくは複数の磁気データ記憶媒体、フロッピ・デ
ィスク、テープドライブ、その他の適当な記憶装置を含み得る。装置５００はま
た、装置５００の外部にある他のハードウェアとデータを交換するため、回線、
バス、ケーブル、電磁リンク、プロセサ５０２に対するその他の手段からなる入
力／出力５１０を含む。

【００４８】 システム２００内のアナログ装置との交信を支援するため、電子モジュール２
１３は更に、１つもしくは複数のアナログ−デジタル変換器とデジタル−アナロ
グ変換器（図示せず）を含んでも良い。しかしながら、システム２００内のバル
ブや測定装置がデジタル入力／出力を備えていればこれらの変換器は不要である
。

【００４９】 以下の詳細説明にかかわらず、通常の知識を有する者（本開示により利益を得
る者）には認識されるように、上述のデジタルデータ処理装置は、本発明の範囲
から逸脱することなしにその他の構成の機械で実施可能である。具体的例として
は、要素５０６、５０８の１つを無くすことができ、更に記憶装置５０４はプロ
セサ５０２に含めて提供可能であり、あるいは装置５００の外部に設けてもよい
。

【００５０】 更に、デジタルデータ記憶装置５００（図５）とは異なり、電子モジュール２
１３は、コンピュータで実行される指示の代わりに論理回路で実施されてもよい
。速度、費用、ツールコストなどの領域での適用の特定の要求に応じて、この論
理回路は、数千の微細な集積トランジスタを有する専用集積回路（ＡＳＩＣ）を
構成することによって実施され得る。このようなＡＳＩＣは、ＣＭＯＳ、ＴＴＬ
、ＶＬＳＩ、その他の適当な構成を使用して実施可能である。他の代替には、デ
ジタル信号処理チップ（ＤＳＰ）、ディスクリート回路（レジスタ、コンデンサ
、ダイオード、インダクタ、トランジスタなど）、書き換え可能ゲートアレイ（
ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＡ）その他が含まれる。

【００５１】構成例 １つの構成例では、流路２１４は、流路と内部空洞がブロック内に加工された
単一のブロック・アセンブリ（図示せず）を形成することにより構成され得る。
オプションとして、１つもしくはそれ以上のこれらの特性は、前記ブロック・ア
センブリに溶接されたカバープレートの下で囲まれる溝と空洞を加工して形成す
ることができる。このような統合された流路はコスト効果の観点から好ましい。
所望であれば、前記ブロック・アセンブリは、洩れをなくす金属シールの使用を
回避し、コストを削減することができる。前記ブロック・アセンブリは、ステン
レス鋼、インコネル、ハステロイ、ＶＩＭ／ＶＡＲ、アルミニウム、その他の十
分な耐腐食性、強度、硬度、表面特性などを有する適切な金属から製造され得る
。構成を簡素化するために、流路２１４ｂとそれにつながる要素を前記ブロック
・アセンブリから切り離して構成し、これによって流路２１４ａ及びその要素と
並べて配置することもできる。

【００５２】 本実施の形態では、前記ブロック・アセンブリは、入口２５８、入口２５６、
処理室２１５へのポート、流出口２５２を提供する４つの配管継手を含み得る。
前記ブロック・アセンブリに組み込まれる継手は、例えば当業界において知られ
、一般に使用されている標準金属シールバルブ結合に対してコンパチブルである
。

【００５３】 前記ブロック・アセンブリは、整備及び／又は取替えのため取り外し可能とす
るどの要素に対しても、適切な取り付けハードウェアが設けられてもよい。例え
ば、要素２０１〜２１２のいずれか１つもしくは全ての取り付け部を設けること
は、これらの要素を整備のために取り替えることを可能にする。本実施の形態に
係る較正ボリューム２０３は、前記ブロック内の加工された空洞か、もしくは取
り外し可能に配置された容器からなる。流動規制部２０６は、特定の適用に応じ
て、加工され、恒久的に前記ブロック・アセンブリ内に配置されたもの、もしく
は取り外し可能に搭載されたものであってもよい。

【００５４】他の実施の形態 図３は、システム２００の１つの実施の形態を示しており、ここでは２つの変
換器２０５、２０７の代りに１つのセンサ３１６が使用されている。適用ニーズ
によっては、この実施形態は、参照導管２６１を廃止し、より簡略化された圧力
変換器を使用することによってコスト削減がされ、デザインが簡素化されるため
、システム２００よりも好ましいものとなる。

【００５５】 システム２００（図２）のように、システム３００（図３）のセンサ３１６は
、流動規制部３０６を跨いで接続されている。しかしながら、センサ３１６はい
かなる参照圧力も使用していない。したがって、図２に示す多くの多用途ガス流
路は不要となる。１つの例として、変換器３１６は、ダイアフラム式装置などの
ような単一の差圧変換器であり得る。

【００５６】 この形態では、多用途ガス入口３０２は三方向バルブ３０１に導かれ、これに
よって多用途ガス（入口３０２から）、もしくは処理ガス（入口３０４から）は
処理ガス流路３１４ａに導入されるか、もしくは双方のガスが共に閉じられる。
下流側端末部では、三方向バルブ３１８が、処理ガス流路３１４ａからのガスを
選択的に処理室、または出口へ導くか、あるいは双方共を遮断する。

【００５７】 さらに別の実施の形態（図示せず）では、流動規制部３０６と圧力センサ３１
６は、上述した毛細管を使用する熱質量流量センサと置き換えてもよい。この実
施の形態では、前記毛細管が流動規制部を形成する。さらに他の代替では、３０
６、３０８、３１６のユニットを熱質量流量制御機に置き換える。

【００５８】個別較正ボリュームを備えた多流路ガス流動システム 代替デザインとして、各システム２００、３００（図２、３）は、並列の複数
の処理ガス通路を備えて構成されてもよい。例えばシステム２００の場合で言え
ば、二重の処理ガス流路を構築するために、二重の要素２０１〜２１０と相互接
続導管とで構成される。これらの二重の流路（図示せず）は、それぞれ独自の処
理ガス入口２５６を備え、多用途ガス入口２５８と、処理室出口２５４と、流出
口２５２とを共有することができる。この実施の形態は、複数のガスの正確に制
御された量の質量流量を、個別にもしくは混合して処理室２１５に選択的に供給
する手段を提供する。同様な改造はシステム３００（図３）にもすることができ
る。

【００５９】共有の較正ボリュームを備えた多流路ガス流動システム 図２、３のシステムの代替として、図４は、２つの処理ガスの間で１つの較正
ボリュームを共有するシステム４００を示す。この例では２つの処理ガスを使用
しているが、通常の知識を有する当業者（本開示によって利益を得る者）には認
識されるように、本発明は、このシステム４００を、より多くの数の処理ガス、
もしくは１つの処理ガスであっても１つ以上の処理室などの複数の場所に供給す
ること対してに適用することも含まれる。

【００６０】 システム４００は、第１と第２の処理ガス流路４５０、４６０を含む。較正ボ
リューム４０３、温度センサ４７０、絶対圧力センサ４２０は、前記２つの流路
４５０、４６０間で共有される。これらの要素は、上述したものと同様な装置か
ら構成され得る。

【００６１】 第１の流路４５０は、第１の処理ガスを受け取る入口４０４と、多用途ガスを
受け取る入口４０２とを含む。三方向バルブ４０８は選択的に、一方、もしくは
他方のガスを入口４０２、４０４からフィルタ４１２に導くか、もしくは双方と
もを遮断する。前記フィルタの下流には他の三方向バルブ４１７があり、これは
（１）ガスを図の左側に導いてガスを較正ボリューム４０３、及び他の結合され
たハードウェアに導くか（図示せず）、（２）ガスを図の右側に導いて較正ボリ
ューム４０３をバイパスさせる（図示せず）。

【００６２】 較正ボリューム４０３と結合されたハードウェアの下流には三方向バルブ４１
９がある。このバルブ４１９は、較正ボリューム４０３からのガスを選択的にい
ずれかの流路４５０、４６０に戻す。流路４５０内の残りの要素は、（１）並列
に配置された差圧センサ４２２、（２）流動規制部４２４の上流に配置された絶
対圧力センサ４２３、（３）下流に配置された調整式流動制御バルブ４３０を備
えた流動規制部４２４を含む。これらの要素は、上述の他の実施の形態で説明し
たものと同様な構成と機能を有する。流路４５０はさらに三方向バルブ４３４を
も備え、これはガスを選択的に処理室４３８又は流出口４４０に導く。

【００６３】 システム４００は、要素４２２、４２３、４２４、４３０が層流へ適用可能な
例を示している。しかしながら、（１）分子流（molecular flow）に対して適
用可能なように絶対圧力センサ４２３は廃止可能であり、（２）音波流（sonic
flow）に対して適用可能なように差圧センサ４２２は廃止可能であり、（３）
要素４２２、４２３、４２４、４３０は熱質量流量制御機と置き換え可能である
。

【００６４】 第２の流路４６０は同様な要素を含み、同様にガスを共有の較正ボリューム４
０３へ導き、もしくは遮断することが可能である。流路４５０と同様、流路４６
０は、ガスを選択的に処理室出口４３８、もしくは流出口４４０に導くことがで
きる。

【００６５】 第１と第２の流路４５０、４６０が同様な要素を備えた同一の構成で示されて
いるが、流路４５０、４６０は異なったものであってもよい。手許にある適用に
最適化するため、１つの流路の要素が他の流路の要素と異なる順序に配置されて
いてもよい。

【００６６】 他の操作モードにおいて、システム４００は、ガスが較正ボリューム４０３を
バイパスし、流路４５０の流動規制部４２４に直接流入するよう構成してもよい
。システム４００は、同様にガスが較正ボリューム（４０３）をバイパスし、流
路４６０の流動規制部に直接流入するよう構成してもよい。

【００６７】代替構成 分子流 例示の実施の形態２００（図２）において、ガスが流動規制部２０６内で分子
流を示す条件が整えられるならば、流動制御バルブ２０８とユニット２０５／２
０６／２０７との順序を入れ替えてもよい。この実施の形態は、低圧で、流動規
制部２０６が分子流の要素からなるときには有用である。

【００６８】 同様に、例示の実施の形態３００（図３）において、同様な分子流の適用のた
めに、流動制御バルブ３０８とユニット３０６／３１６との順序を入れ替えても
よい。

【００６９】 音波流 例示の実施の形態３００（図３）において、処理ガスが、流動規制部３０６の
上流の圧力が下流の圧力の倍以上となる絞り粘性流（「音波流（sonic flow）
」）を示す条件が整えられるならば、流動制御バルブ３０８とユニット３０６／
３１６との位置が入れ替えられてもよい。この実施の形態では、制御バルブ３０
８は流動規制部３０６の上流に配置され、差圧センサ３１６は、制御バルブ３０
８と流動規制部３０６との間で流路３１４ａに接続された絶対圧力センサ（図示
せず）に置き換えられる。この構成では、流動規制部３０６は、音波ノズルとし
て作用するよう設計され、流動規制部の上流の絶対圧力が下流の圧力の少なくと
も倍である適用に際しては、前記絶対圧力を測定することによってリアルタイム
の流れ測定値が影響される。上流の圧力と音波流における流動規制部３０６の導
通度に質量流量が直接比例することを表している適切な音波流式、もしくは絞り
流動式に当てはめることにより、質量流量が算定される。

【００７０】 操 作 上述した各種のハードウェアの実施の形態に加え、本発明の異なる態様は、リ
アルタイムの流動測定及び修正と、オプションとして流動調整を備えた広範囲の
質量流量制御機を操作する方法に関する。

【００７１】信号保持媒体 １つの例としてこの方法は、機械読み取り可能な指令の手順を実行するための
デジタルデータ処理装置５００（図５）の形態で実施された電子モジュール２１
３（図２）を操作することにより実行される。これらの指令は、各種形式の信号
保持媒体に納めることができる。この観点から、本発明の１つの態様は、リアル
タイムの流動測定と修正を含む広範囲の質量流量制御機を操作する方法を実行す
るため、デジタルデータ処理機により実行される機械読み取り可能な指令のプロ
グラムを具体的に実行させる信号保持媒体により構成されたプログラムされた製
品に関する。

【００７２】 この信号保持媒体は、例えば、表示された電子モジュール２１３（図２）の高
速アクセス記憶装置５０６（図５）内に収納されたＲＡＭ（図示せず）が含まれ
得る。代替として、この指令は、データ処理機５０２によって直接もしくは間接
にアクセス可能な磁気データ記憶ディスク６００（図６）などのその他の信号保
持媒体に収納することもできる。装置５００、電子モジュール２１３、もしくは
その他の場所のいずれに収納されるにしても、前記指令は各種の機械読み取り可
能なデータ保持媒体に記憶させることができ、これらには、直接アクセス記憶装
置（例えば、従来の「ハードドライブ」、ディスクアレイ（ＲＡＩＤ）、その他
の直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ））、磁気テープ、電子リード・オンリ・メ
モリ（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）、光記憶装置（例えば、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＷＯＲＭ、ＤＶＤ、デジタル光テープ）、紙製「パンチ」カード、
その他、デジタル／アナログ送信媒体や交信リンクや無線を含む適切な信号保持
媒体がある。本発明に表示された実施の形態では、この機械読み取り可能な指令
は、例えば「Ｃ」などの文字で編纂されるソフトウェア目標コードから構成され
得る。

【００７３】論理回路 上述した信号保持媒体に対し、本発明の方法の態様は、指令を実施するための
処理機を使用することなく、論理回路を使用して実行することができる。本実施
の形態で、前記論理回路は、電子モジュール２１３内で実施され、本発明の方法
を実施する操作を行うように構成されている。この論理回路は、上述のような各
種の異なる形式の回路を使用することにより実施され得る。

【００７４】操作手順：導入 一般に本発明は、質量流量を正確に測定するためガス供給システムを操作する
方法に関し、正確に調整されたガスの流れを供給するために実施され得る。まず
第１に、較正ボリュームが所定のレベルまで充填される。充填された較正ボリュ
ームは、供給用の当初のガス供給を提供する。その後、較正ボリュームから流路
内に、そして最終的に圧力室２１５にガスを放出するため、各種バルブが開かれ
る。当初、目標質量流量が入力され、演算され、あるいは構築される。

【００７５】 その後、ガスがシステムを通過して流れる間、前記質量流量は以下のように注
意深く監視（そして、オプションとして調整）される。較正ボリュームの下流で
各種の流体特性が繰り返して測定される。これらの特性は、絶対ガス圧力、ガス
差圧、これらの組み合わせ、もしくは質量流量を表すその他の測定値の組み合わ
せであり得る。ガスの質量流量はこれらの流体特性を使用して特定され、そして
（オプションとして）前記目標の質量流量を維持するために調整される。

【００７６】 較正ボリュームから出る実際の質量流量もやはり繰り返して測定される。これ
らの測定値は、例えば、較正ボリュームで、もしくはその近傍で動作可能に配置
された温度及び圧力センサを使用して得られる。実際の質量流量と測定質量流量
との間に指定された値を越える差異が生じたときには、質量流量（例えば、関連
する流体特性値）を測定する方法が、その差異を修正するために調整される。し
たがって、次に下流の流体特性が測定されて、この下流質量流量測定値（修正後
）は、目標質量流量に一致するよう質量流量を調整するために使用され、これに
よって事前の差異を埋め合わせる。

【００７７】 ガス流動を測定して調整することに加え、本発明はさらに、ガス流動の調整を
含まない、ここで表示された技術を使用するガス流動の測定の削減されたステッ
プが企図されている。しかしながら、表示を完全にするため、以下の説明ではガ
ス流動の測定と調整の実施の形態を示すために図７Ａ〜７Ｂを使用する。

【００７８】操作手順 図７Ａ〜７Ｂは、上述した方法の１つの例を示す操作手順７００を示す。この
技術は、較正ボリュームの下流の「測定された」質量流量を定めることによって
ガス流動を調整し、質量流量が前記目標質量流量と等しくなるよう維持するため
に繰り返し流れを修正する。ある時点で、実際の質量流量を特定するために較正
ボリュームにおける測定値が得られ、この実際の質量流量は「操業中での」調整
を行うために測定質量流量の計算に使用され、「修正された」測定質量流量を派
生する。

【００７９】 説明の簡略化のため、但し限定する意図ではなく、上述の図２のシステム２０
０の特定の構成のなかで、図７Ａ〜７Ｂの例が説明されている。

【００８０】 図７Ａ〜７Ｂに表す反復の工程は、電子モジュール２１３によって作動される
工程の論理要素を表示するためにのみ使用されており、他の例えば強制割り込み
駆動操作システム、マルチタスク操作システム、目標志向リアルタイムカーナル
（kernal）適用や他の本例に示すような同様な流体動作を達成するための処理作
用に影響する方法などを排除する意図はない。

【００８１】 ステップ７０２で操作７００が開始された後、ステップ７０４で一定の流動修
正値が確定され、これは流動規制部２０６における測定質量流量の演算に使用さ
れる。これらの値とその使用については以下にさらに詳細に記す。有利なことに
は、これらの値は、較正ボリュームにおいて「実際の」質量流量と表示されよう
に、誤りを修正するために別に測定される下流の質量流量に変更され得る。ステ
ップ７０４の後、電子モジュール２１３は、所望の質量流量の仕様、もしくは「
目標」質量流量を受け取る（ステップ７０６）。この値は、オペレータ、制御シ
ステム、コンピュータ・ネットワークなどからインターフェース２６０を介して
受け取ることができ、もしくは電子モジュール（２１３）内に収納された揮発性
もしくは非揮発性メモリから呼び込まれる。前記目標質量流量の単位は、例えば
、分当たり標準立法センチメートル（ｓｃｃｍ）、もしくは分当たり標準リット
ル（ｓｌｍ）である。

【００８２】 ステップ７０６の後、ステップ７０８で較正ボリューム２０３が目標圧力まで
充填される。これは電子モジュール２１３により、閉鎖バルブ２０９がもし閉じ
ていなければこれを閉じ、処理ガスが入口２５６から較正ボリューム２０３まで
導かれるように三方向バルブ２０１を動かす適当な指令を送ることにより得られ
る。前記較正ボリュームの目標圧力は、必要な処理圧力、較正ボリュームのサイ
ズ、所望ガス流動時間、所望流量などに応じて選択される。代替として、ステッ
プ７０８は、この工程に大きな影響を与えることなくステップ７０６に先行して
実施することもできる。

【００８３】 表示された実施の形態では、ステップ７０８はまた、浮動参照差圧変換器２０
５／２０７を較正する。即ち、電子モジュール２１３が適当な指令を出して流動
制御バルブ２１１を開き、十分な圧力の多用途ガスを導入して各変換器のダイア
フラムにおける背面圧力を対向する前側の圧力とバランスさせ、これによって変
換器２０５、２０７を「ゼロ調整」する。各変換器２０５、２０７は参照導管２
６１内のガス圧力に対する圧力の出力を提供するので、ステップ７０８では両変
換器２０５、２０７の読みがほぼゼロになるまで参照導管２６１の圧力を変化さ
せることを含む。製造誤差やその他の要因で一方の変換器の読みが他方の読みよ
りもやや高い、または低いときは、両変換器２０５、２０７間で平均圧力がゼロ
となるよう多用途ガス圧力が調整され得る。この参照圧力は、上述のように一度
だけ設定することもでき、オプションとしてこの参照圧力は全操業の間を通じて
変換器２０５、２０７間で平均圧力がゼロとなるよう調整することもできる。

【００８４】 ステップ７０８の後、ステップ７１０でガス流動が開始される。これは電子モ
ジュール２１３が三方向バルブ２０９を処理室２１５に向けて開け、流動制御バ
ルブ２０８を僅かに開けることによって達成される。ステップ７１２は処理ルー
プの開始を示しており、ここでは各繰り返し操作は、電子モジュール２１３がガ
ス流動を停止させる信号をチェックすることにより開始される。例えば、流れが
もはや不要となった時は、ガス流動を停止させる信号がインターフェース２６０
から発せられる。ステップ７１２でその信号が検出されると、ステップ７１４で
三方向バルブ２０９を閉じることでガスの流れを停止させる。ステップ７１４の
後、電子モジュール２１３はステップ７０６に移り、ガス流動を開始させる次の
信号を待つ。

【００８５】 ステップ７１２でガス流動を停止させる信号がないと判定されたら、ステップ
７１６で変換器２０５、２０７が流動規制部２０６を跨いだ差圧を測定し、変換
器２０４は流動規制部２０６の上流の絶対圧力を測定する。ステップ７１６はそ
の後、これらの圧力を基に質量流量を特定する。この演算は、以下の式１に示す
層流のためのハーガン・ポアズイユの式にしたがって行うことができる。 Ｑ ＝Ｋ_１ＣＰ_１（Ｐ_３−Ｐ_２） ［１］ ここで、 Ｑ＝質量流量 Ｋ_１＝定数 Ｃ＝伝導度 Ｐ_１＝平均圧力 Ｐ_３＝変換器２０５からの入口圧力 Ｐ_２＝変換器２０７からの出口圧力

【００８６】 表示目的のため、この例では層流状態への適用が仮定されている。分子流状態
への適用に対しては、式１のＰ_１は除かれ、Ｋ_１は異なる値となる。また、音波
流状態の適用に対しては、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３が除かれ、Ｋ_１は異なる値となる。
この場合、音波状態を保証するため、Ｐ_３は絶対圧力センサ２０４により測定さ
れる。

【００８７】 ステップ７１６ではまた、較正ボリュームにおいて先行する「実際の」質量流
量の特定に従って修正された質量流量の最終測定値を得るため、流動修正値が求
められる。１つの例として、この演算は、下記の式２に示すような式に流れ修正
値を適用することによって行われる。代替として、断片一次式、二次式、多項式
、補間一覧表、これらの各種組み合わせ、その他の数値測定エラーを修正するた
めに一般に使用される方法を使用することができる。 Ｑ ＝ ｍＱ_１＋ｂ ［２］ ここで Ｑ＝修正された質量流量 Ｑ_１＝測定質量流量 ｍ＝スケール修正 ｂ＝オフセット修正

【００８８】 流れの修正値の調整について以下に詳述する。ステップ７１８で、電子モジュ
ール２１３は、修正された測定質量流量が目標質量流量に一致するか否かを確認
する。もし一致していなければ、ステップ７２０でガス流動を増加もしくは減少
させ、ステップ７１２に戻る。例として、制御バルブ２０８への制御信号を、指
定された僅かな増加分だけ変更することによってガス流動が増加または減少され
る。代替として、ステップ７１６、７１８、７２０は、アナログ・サーボ・ルー
プ、もしくはサーボ・ループのデジタル実施を使用して増加することなく実施さ
れ得る。

【００８９】 目標質量流量に達すると、ステップ７１８からステップ７２２に進み、較正ボ
リューム２０３が三方向バルブ２０１によって処理ガス入口２５６から切り離さ
れているかが判定される。もし較正ボリューム２０３が処理ガス入口２５６から
切り離されていなければ再充填される。この場合、ステップ７２４では圧力セン
サ２０４を読むことにより較正ボリューム２０３の圧力が測定される。その後ス
テップ７２６において、ステップ７２４で測定された圧力が目標圧力（ステップ
７０８で述べたもの）と比較され、較正ボリューム２０３が所望の圧力に達した
かを特定し、達していればステップ７２８で電子モジュール２１３が三方向バル
ブ２０１を閉じる。いずれの場合も、処理ループはステップ７１２に戻る。

【００９０】 しかしながら、ステップ７２２において、較正ボリューム２０３が処理ガス入
口２５６から切り離され、したがってガスが流れることで圧力が急激に降下して
いると判定されると、ステップ７３０で圧力センサ２０４が較正ボリューム２０
３内の圧力を測定する。その後ステップ７３２で、この圧力が、下流での流動測
定及び制御を適切に実施するには低すぎると考えられる値を下回っているか否か
が判定される。この判定は、流路２１４ａや関連する要素のデザイン、さらには
上流や下流の圧力、質量流量、その他の要因を含む各種考慮点をベースにしてな
される。ステップ７３２で較正ボリューム２０３の圧力が限界以下であると判定
されると、ステップ７３４で三方向バルブ２０１が処理ガス入口２５６に向けて
開かれ、較正ボリューム圧力の再加圧が始まる。上述の反復詳細の代替として、
ステップ７２２〜７３４は、アナログ・サーボ・ループ、もしくはサーボ・ルー
プのデジタル実施を使用して増加なしに実施されてもよい。

【００９１】 一方、ステップ７３２で、較正ボリューム２０３の前記圧力が許容される限界
内にあると判定されると、ステップ７３６で較正ボリューム２０３から出た質量
流量が測定される。「実際の流量」と呼ばれる較正ボリューム２０３から出る質
量流量は、理想ガス流をベースにして下記の式３により求められる： Ｑ＝Ｋ_２ＶdP ［３］ Ｔdt ここで Ｑ＝質量流量 Ｋ_２＝定数（負の値） Ｖ＝較正ボリューム２０３の容量 Ｔ＝較正ボリューム２０３の温度 dP＝較正ボリューム２０３の圧力変化の時間率 dt

【００９２】 較正ボリューム２０３の圧力変化の時間率は、変換器２０４の連続する測定値
の差をとり、これを時計又は電子モジュール２１３がアクセス可能なその他の時
間参照要素（図示せず）によって定まる前記連続した測定の間の時間で割ること
により得られる。オプションとして、幾つかの測定値を平均してもよい。較正ボ
リューム２０３内の温度は、温度センサ２１０からの測定値の読みにより、もし
くは指定された温度、もしくは外気温度などのみなし温度を使用することにより
求められる。

【００９３】 ステップ７３６の後、ステップ７３８では、（１）較正ボリュームから出た「
実際の」質量流量の測定値（ステップ７３６）と、（２）前記絶対圧力センサと
差圧センサにより表示される、流動規制部２０６を通過する「測定された」質量
流量（ステップ７１６）との間に差があるかが特定される。適用の要求に応じて
、実際のガス流動と測定されたガス流動が、例えば実際の流動のパーセント比率
や、０．０１ｓｃｃｍなどの一定値を超える差が生ずると、「差異」が検出され
る。差異がなければ、ステップ７３８からステップ７１２に戻る。

【００９４】 もし差異があれば、ステップ７４０で流動修正値を更新する計算をする。これ
は、式２を逆算することにより、もしくは代替としてステップ７１６で使用され
たいずれかの計算式を逆に計算することにより得られ、測定質量流量を修正する
。ステップ７４０に続き、ステップ７４２では、システム２００の達成度を評価
し、適切と思われる何らかのアクションが取られる。１つの実施の形態では、ス
テップ７４２の評価では、現状の流動較正が過去のデータに対して評価され、汚
染、変換器のばらつき、処理ガスに見られる不純さ、メンテナンス必要性、など
による差し迫った信頼性問題を予測的に検出する。例えば、より高い下流圧力の
要請は、流動規制部２０６の詰まりを示しているかも知れないし、広く変動する
流れ修正値は、圧力測定値やその他のシステム上の問題点を示しているかも知れ
ない。この評価はまた、ユーザが選択したメンテナンス・スケジュールによって
アクションを取るべき期限に来ているものがあるかどうかも特定し得る。ステッ
プ７４２の評価で問題が明らかになれば、例えば、システム２００を暫定停止す
る、インターフェース２６０を通してオペレータに警報や警告を与える、予定の
、もしくは予定にないメンテナンスを実施する、処理ガス入口２５６からのガス
の供給が所望の質量流量を維持するには低すぎる場合には、手順７００を中止す
るなどを含む適切なアクションが取られる。ステップ７４２で問題が見つからな
ければ、制御は上述したステップ７１２に戻る。

【００９５】 その他の実施の形態 以上の記述では本発明の幾つかの実施の形態を図を用いて示しているが、当該
技術分野の知識を有する者には明らかなように、添付の請求項により特定される
本発明の範囲から逸脱することなく、各種の変更、修正をすることは可能である
。さらに、本発明の要素が単数で表現されている場合であっても、単数であるこ
とが明確に限定されていない限り、複数をも含めることが意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術の質量流量制御機のブロック図である。

【図２】 本発明に係る浮動参照差圧変換器を使用して、リアルタイムの流
動測定、調整、修正をする広範囲ガス供給質量流量制御システムのハードウェア
要素と相互関係を示すブロック図である。

【図３】 本発明に係る差圧変換器が流動規制部と平行に搭載された、ガス
供給質量流量制御システムの他の実施の形態にかかるハードウェア要素と相互関
係を示すブロック図である。

【図４】 本発明に係る異なる処理ガスを運ぶ複数の流路と共有の参照ボリ
ュームを備えた、ガス供給質量流量制御機のハードウェア要素と相互関係を示す
ブロック図である。

【図５】 本発明に係るデジタルデータ処理機のブロック図を示す。

【図６】 本発明に係る信号保持媒体の例を示す。

【図７】 本発明に係る、下流の質量流量を管理することによりガス供給質
量流量制御システムを操作する操作手順を示すフローチャートである。

【図７Ａ】 本発明に係る、下流の質量流量を管理することによりガス供給
質量流量制御システムを操作する操作手順を示すフローチャートである。

【図７Ｂ】 本発明に係る、下流の質量流量を管理することによりガス供給
質量流量制御システムを操作する操作手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２００．ガス流動システム、 ２０１．三方向バルブ、 ２０１ａ、２０１ｂ．
回線、 ２０２．フィルタ、 ２０３．較正ボリューム、 ２０４．絶対圧力セ
ンサ、 ２０４ａ．回線、 ２０５．第１の浮動参照圧力変換器、 ２０５ａ．
導管、 ２０６．流動規制部、 ２０７．第２の浮動参照圧力変換器、 ２０７
ａ．導管、 ２０７ｂ．電気回線、 ２０８．調整式流動制御バルブ、 ２０８
ａ．回線、 ２０９．三方向バルブ、 ２０９ａ．回線、 ２１０．温度センサ
、 ２１０ａ．回線、 ２１１．調整式流動制御バルブ、 ２１１ａ．回線、
２１２．流動規制部、 ２１３．電子モジュール、 ２１４、２１４ａ、２１４
ｂ．流路、 ２１５．処理室、 ２５２．流出口、 ２５６．処理ガス入口、
２５８．多用途ガス入口、 ２６０．インターフェース、 ２６１．参照導管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ダニエル・アール・ジャド アメリカ合衆国01803−2601マサチューセ ッツ州バーリントン、ミル・ストリート37 番 Ｆターム(参考） 2F035 AA06 EA01 JB05

Claims (46)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス供給システムの質量流量を測定する方法であって： 較正ボリュームを処理ガスで充填し； 前記較正ボリュームから流路への前記処理ガスの流動を開始し； 前記ガス流動の間に、 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１つもしくは複数の
   センサを繰り返し使用し、前記圧力測定値を含むデータを使用して演算工程を実
   行して前記流路内の流動規制部を通過する測定質量流量を演算し； 前記較正ボリューム内のガスの圧力の測定と温度の測定をし、前記測定された
   圧力と測定された温度の時間当たり変化を使用して前記較正ボリュームから流れ
   出るガスの実際の質量流量を演算し、当該実際の質量流量と前記測定質量流量と
   の間に差異があるか否かを判定することからなる工程を繰り返し実行し： 差異が発見されたときには、前記測定質量流量が前記実際の質量流量と一致す
   るよう前記演算工程を修正することによって前記差異をなくすこと、 からなる方法。
2. 【請求項２】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１
   つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
   圧力センサを使用することからなる、請求項１の方法。
3. 【請求項３】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１
   つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
   圧力センサを使用し、加えて前記流動規制部の平均絶対圧力を測定することから
   なる、請求項１の方法。
4. 【請求項４】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１
   つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 絶対圧力を測定するために前記流路内の前記流動規制部の上流に配置された絶
   対圧力センサを使用することからなる、請求項１の方法。
5. 【請求項５】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１
   つもしくは複数のセンサを使用する工程が、毛細管熱質量流量センサからなる質
   量流量センサにより実行される、請求項１の方法。
6. 【請求項６】 前記圧力センサが、前記流動規制部の上流の前記流路に取り
   付けられた第１の変換器と前記流動規制部の下流の前記流路に取り付けられた第
   ２の変換器とを含む浮動参照差圧センサから構成され、各変換器は追加して参照
   導管から背面参照圧力を受け取り、前記操作が： ガス流動を開始する前に、各変換器がほぼゼロの圧力出力を提供できるよう前
   記参照導管を経由して前記両変換器に十分な圧力を加えることにより前記差圧セ
   ンサを較正することをさらに含む、請求項３の方法。
7. 【請求項７】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するまで
   ガス流動を繰り返し調整することをさらに含む、請求項１の方法。
8. 【請求項８】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するまで
   ガス流動を調整する前記操作が： 前記測定ガス流量が前記目標質量流量に達するまでガス流動を調整するアナロ
   グ・サーボ・ループを使用する、請求項７の方法。
9. 【請求項９】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するまで
   ガス流動を調整する前記操作が： ガス流動を増加して調整し、その後、前記目標ガス流量に達するまで前記測定
   質量流量を再演算することを含む操作を繰り返すことからなる、請求項７の方法
   。
10. 【請求項１０】 実際の質量流量と前記測定質量流量との間に差異があるか
    否かを判定する前記操作が： 実際の質量流量と前記目標質量流量との間の差異を測定し、当該差異が指定さ
    れた閾値を越えていれば差異が存在するとみなすことからなる、請求項１の方法
    。
11. 【請求項１１】 前記センサが前記較正ボリュームの下流に１つもしくは複
    数の圧力センサを含み、 前記演算工程が、測定質量流量を演算するために前記圧力測定値に指定された
    算式を適用することからなる、請求項１の方法。
12. 【請求項１２】 前記演算工程を修正する操作が、前記算式を変更すること
    により実行される、請求項１１の方法。
13. 【請求項１３】 質量流量を測定するためにガス供給システムを稼動させる
    操作を実行すべく、デジタル処理装置により実行可能である機械読み取り可能な
    指令のプログラムを具体的に実施させる信号保持媒体であって、前記操作が： 較正ボリュームを処理ガスで充填し； 前記較正ボリュームから流路への前記処理ガスの流動を開始し； 前記ガス流動の間に、 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１つもしくは複数の
    センサを繰り返し使用し、前記圧力測定値を含むデータを使用して演算工程を実
    行して前記流路内の流動規制部を通過する測定質量流量を演算し； 前記較正ボリューム内のガスの圧力の測定と温度の測定をし、前記測定された
    圧力と測定された温度の時間当たり変化を使用して前記較正ボリュームから流れ
    出るガスの実際の質量流量を演算し、前記実際の質量流量と前記測定質量流量と
    の間に差異があるか否かを判定することからなる工程を繰り返し実行し： 差異が発見されたときには、前記測定質量流量が前記実際の質量流量と一致す
    るよう前記演算工程を修正することによって前記差異をなくすこと、 から構成される媒体。
14. 【請求項１４】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
    圧力センサを使用することからなる、請求項１３の媒体。
15. 【請求項１５】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
    圧力センサを使用し、加えて前記流動規制部の平均絶対圧力を測定することから
    なる、請求項１３の媒体。
16. 【請求項１６】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 絶対圧力を測定するために前記流路内の前記流動規制部の上流に配置された絶
    対圧力センサを使用し、前記測定された絶対圧力を含むデータを使用して質量流
    量を演算することからなる、請求項１３の媒体。
17. 【請求項１７】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する工程が、毛細管熱質量流量センサからなる
    質量流量センサにより実行される、請求項１３の媒体。
18. 【請求項１８】 前記圧力センサが、前記流動規制部の上流の前記流路に取
    り付けられた第１の変換器と前記流動規制部の下流の前記流路に取り付けられた
    第２の変換器とを含む浮動参照差圧センサから構成され、各変換器は追加して参
    照導管から背面参照圧力を受け取り、前記操作が： ガス流動を開始する前に、各変換器がほぼゼロの圧力出力を提供できるよう前
    記参照導管を経由して前記両変換器に十分な圧力を加えることにより前記差圧セ
    ンサを較正することをさらに含む、請求項１５の媒体。
19. 【請求項１９】 前記操作がさらに、前記測定質量流量が指定された目標質
    量流量に一致するまでガス流動を繰り返し調整することを含む、請求項１３の媒
    体。
20. 【請求項２０】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するま
    でガス流動を調整する前記操作が： 前記測定ガス流量が前記目標質量流量に達するまでガス流動を調整するアナロ
    グ・サーボ・ループを使用する、請求項１３の媒体。
21. 【請求項２１】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するま
    でガス流動を調整する前記操作が： ガス流動を増加して調整し、その後、前記目標ガス流量に達するまで前記測定
    質量流量を再演算することを含む操作を繰り返すことからなる、請求項１３の媒
    体。
22. 【請求項２２】 実際の質量流量と前記測定質量流量との間に差異があるか
    否かを判定する前記操作が： 実際の質量流量と前記目標質量流量との間の差異を測定し、当該差異が指定さ
    れた閾値を越えていれば差異が存在するとみなすことからなる、請求項１３の媒
    体。
23. 【請求項２３】 前記センサが前記較正ボリュームの下流に１つもしくは複
    数の圧力センサを含み、 前記演算工程が、測定質量流量を演算するために前記圧力測定値に指定された
    算式を適用することからなる、請求項１３の媒体。
24. 【請求項２４】 前記演算工程を修正する操作が、前記算式を変更すること
    により実行される、請求項２３の媒体。
25. 【請求項２５】 ガス供給システムを制御する操作を実行するよう構成され
    た相互に接続された複数の導電要素の論理回路であって、前記操作が： 較正ボリュームを処理ガスで充填し； 前記較正ボリュームから流路への前記処理ガスの流動を開始し； 前記ガス流動の間に、 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある１つもしくは複数の
    センサを繰り返し使用し、前記圧力測定値を含むデータを使用して演算工程を実
    行して前記流路内の流動規制部を通過する測定質量流量を演算し； 前記較正ボリューム内のガスの圧力の測定と温度の測定をし、前記測定された
    圧力と測定された温度の時間当たり変化を使用して前記較正ボリュームから流れ
    出るガスの実際の質量流量を演算し、当該実際の質量流量と前記測定質量流量と
    の間に差異があるか否かを判定することからなる工程を繰り返し実行し： 差異が発見されたときには、前記測定質量流量が前記実際の質量流量と一致す
    るよう前記演算工程を修正することによって前記差異をなくすこと、 から構成される回路。
26. 【請求項２６】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
    圧力センサを使用することからなる、請求項２５の回路。
27. 【請求項２７】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 差圧を測定するために前記流動規制部の近傍に配置された１つもしくは複数の
    圧力センサを使用し、加えて前記流動規制部の平均絶対圧力を測定することから
    なる、請求項２５の回路。
28. 【請求項２８】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する操作が： 絶対圧力を測定するために前記流路内の前記流動規制部の上流に配置された絶
    対圧力センサを使用し、前記測定された絶対圧力を含むデータを使用して質量流
    量を演算することからなる、請求項２５の回路。
29. 【請求項２９】 圧力測定値を得るために前記較正ボリュームの下流にある
    １つもしくは複数のセンサを使用する工程が、毛細管熱質量流量センサからなる
    質量流量センサにより実行される、請求項２５の回路。
30. 【請求項３０】 前記圧力センサが、前記流動規制部の上流の前記流路に取
    り付けられた第１の変換器と前記流動規制部の下流の前記流路に取り付けられた
    第２の変換器とを含む浮動参照差圧センサから構成され、各変換器は追加して参
    照導管から背面参照圧力を受け取り、前記操作が： ガス流動を開始する前に、各変換器がほぼゼロの圧力出力を提供できるよう前
    記参照導管を経由して前記両変換器に十分な圧力を加えることにより前記差圧セ
    ンサを較正することをさらに含む、請求項２６の回路。
31. 【請求項３１】 前記操作がさらに、前記測定質量流量が指定された目標質
    量流量に一致するまでガス流動を繰り返し調整することを含む、請求項２５の回
    路。
32. 【請求項３２】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するま
    でガス流動を調整する前記操作が： 前記測定ガス流量が前記目標質量流量に達するまでガス流動を調整するアナロ
    グ・サーボ・ループを使用する、請求項２５の回路。
33. 【請求項３３】 前記測定質量流量が指定された目標質量流量に一致するま
    でガス流動を調整する前記操作が： ガス流動を増加して調整し、その後、前記目標ガス流量に達するまで前記測定
    質量流量を再演算することを含む操作を繰り返すことからなる、請求項２５の回
    路。
34. 【請求項３４】 実際の質量流量と前記測定質量流量との間に差異があるか
    否かを判定する前記操作が： 実際の質量流量と前記目標質量流量との間の差異を測定し、当該差異が指定さ
    れた閾値を越えていれば差異が存在するとみなすことからなる、請求項２５の回
    路。
35. 【請求項３５】 前記センサが前記較正ボリュームの下流に１つもしくは複
    数の圧力センサを含み、 前記演算工程が、測定質量流量を演算するために前記圧力測定値に指定された
    算式を適用することからなる、請求項２５の回路。
36. 【請求項３６】 前記差異を修正するため前記下流のセンサによる測定値を
    調整する操作が、前記算式を変更することにより実行される、請求項３５の回路
    。
37. 【請求項３７】 前記論理回路が集積回路からなる、請求項２５の回路。
38. 【請求項３８】 ガス供給システムであって、 上流端末部及び下流端末部を有する第１の導管と、 前記第１の導管と直列に配置される較正ボリュームと、 前記較正ボリューム内のガスの圧力を測定するため、前記較正ボリュームと前
    記第１の導管の内の少なくともいずれか１つの適切な位置に結合される第１の圧
    力センサと、 前記較正ボリュームの下流で前記第１の導管と直列に配置される流動規制部と
    、 前記第１の導管とは個別の参照導管と、 前記流動規制部の上流で前記第１の導管に取り付けられた第１の変換器と、前
    記流動規制部の下流で前記第１の導管に取り付けられた第２の変換器とを含み、
    各変換器が前記参照導管内の圧力に対する圧力を測定する浮動参照差圧センサと
    から構成されるシステム。
39. 【請求項３９】 各変換器が、ダイアフラムの位置に応じて圧力出力を提供
    する検出装置を備えたダイアフラムを収納するハウジングを含む、請求項３８の
    システム。
40. 【請求項４０】 各変換器が、静電容量マノメータから構成される、請求項
    ３９のシステム。
41. 【請求項４１】 前記システムが、 各々が較正ボリューム、絶対圧力センサ、温度センサ、流動規制部、差圧セン
    サとを含む１つもしくは複数の追加の導管と、 前記導管の１つを処理室に選択的に結ぶ出力バルブとを含んでいる、請求項３
    ９のシステム。
42. 【請求項４２】 前記システムがさらに、 各々が流動規制部と差圧センサとを備えた１つもしくは複数の追加の導管と、 一度にいずれか１つの選択された前記導管を前記較正ボリュームに結ぶために
    各導管が異なるポートに結合される多ポート弁とを含む、請求項３９のシステム
    。
43. 【請求項４３】 前記システムがさらに、 １つもしくは複数の入口と、 異なった処理ガスを選択して前記較正ボリュームに導入するよう各ガス入口と
    前記較正ボリュームに接続された多ポート・バルブとを備える、請求項３９のシ
    ステム。
44. 【請求項４４】 前記システムが、前記第１の導管を通過するガス流動を導
    き、調整するため、前記第１の導管と直列に配置された複数のバルブをさらに含
    み、前記各バルブが、可変調整式流動制御バルブ、または多方向バルブのいずれ
    かからなる、請求項３９のシステム。
45. 【請求項４５】 前記システムが、前記較正ボリューム内のガスの温度を測
    定するため、前記較正ボリュームと前記第１の導管との少なくともいずれか１つ
    の適当な位置に結合される温度センサをさらに含む、請求項３９のシステム。
46. 【請求項４６】 ガス供給質量流量制御システムであって、 上流端末部と下流端末部とを有する導管と、 前記導管に直列に配置された較正ボリュームと、 前記較正ボリューム内のガスの圧力を測定する手段と、 前記較正ボリュームの下流で前記導管内のガス流動を規制する手段と、 参照導管、及び前記参照導管内の圧力を選択的に調整する手段と、 前記ガス流動を規制する手段を跨いだ圧力の差異を測定する手段であって、当
    該測定が前記参照導管内の圧力に対する圧力の測定である手段と、 から構成されるシステム。