KR20030074663A - 압력기반형 질량유량제어기 시스템 - Google Patents

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KR20030074663A
KR20030074663A KR10-2003-7008071A KR20037008071A KR20030074663A KR 20030074663 A KR20030074663 A KR 20030074663A KR 20037008071 A KR20037008071 A KR 20037008071A KR 20030074663 A KR20030074663 A KR 20030074663A
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KR10-2003-7008071A
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그로스하트폴프란시스
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엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 예를 들어 공정챔버에 공정가스를 정밀하게 공급하기 위하여 반도체제조분야에 사용되는 압력기반형 질량유량제어기(10)에 관한 것이다. 제어기는 저압소오스와 함께 사용될 수 있으며, 제어기(10)가 이러한 다수의 제어기와 다수의 가스공급소오스를 포함하는 시스템에 용이하고 저렴하게 이용될 수 있도록 하는 간단하고 새로은 구조를 갖는다. 제어기는 유체소오스에 연결되는 유로(12), 유로를 상류측 축적부(16)와 하류측 축적부(18)로 나누는 유동제한부(149), 상류측 축적부에 연결되는 상류측 압력측정장치(20)와, 유로에 연결된 유량밸브(22)로 구성된다. 또한 제어기는 요구된 유량, 상류측 압력측정장치로부터 상류측 압력값, 하류측 축적부(18)에 연결된 원격한 하류측압력측정장치로부터 하류측 압력값을 수신한다. 그리고 제어장치(24)는 상류측 압력의 선형함수에 따라서 초크형 유동조건중에 그리고 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 초크형 유동조건중에 실제 질량유량을 측정한다. 또한 제어장치(24)는 실제의 유량이 요구된 유량 이하인 경우 유량을 증가시키도록 유량밸브에 지시하고, 실제의 유량이 요구된 유량 이상인 경우 유량을 감소시키도록 유량밸브에 지시하도록 프로그램된다.

Description

압력기반형 질량유량제어기 시스템 {PRESSURE-BASED MASS FLOW CONTROLLER SYSTEM}
반도체제조산업분야에서, 반응챔버에 기체상태로 공급되는 하나 이상의 반응물질의 양, 온도 및 압력을 정확히 제어하는 것이 필요하다. 질소가스와 같은 일부 공정반응물은 반응이 이루어지는데 요구된 온도와 압력을 제어하여 공급하는 것이 비교적 용이하다. 그러나, 다른 반응물은 반응챔버에 공급되는데 요구되는 온도와/또는 압력에서 부식성이 높고 독성이 강하며 자연발화성이 크거나 또는 불안정하다. 이러한 반응물의 특성은 이들을 반응챔버에 정확히 제어하여 공급하는 것이 매우 어렵도록 한다.
질량유량제어기(이후 MFC 라 함)는 공정반응물의 공급을 제어하기 위하여 해당분야에서 널리 이용되고 있다. 두 가지 넓은 카타고리, 즉 열기반 및 압력기반형의 MFC가 다양한 공정반응물의 여러 가지 공급조건을 다루기 위하여 개발되었다. 열질량유량제어기는 유동채널의 벽으로부터 채널내에서 층류로 유동하는 유체에 대한 열전달율이 유체와 채널벽의 온도차, 유체의 비열 및 유체의 질량유량의 함수라는 원리에서 작동한다. 이와 같이, 유체의 질량유량의 비율(층류체계에서)은 유체의 특성과 유체 및 튜브의 온도가 알려진 경우에 결정될 수 있다.
다른 한편으로, 압력기반형 MFC는 예를 들어 유로의 직경내에 제한부를 도입함으로서 유체의 유로를 따라 두 압력축적부를 형성하여 점성유체조건을 확인한다. 제한부는 오리피스 또는 노즐로 구성될 수 있다. 유동제한공의 상류측 축적부에서 유체는 압력 P1과 밀도 ρ1을 가지며 이는 점성초크유동조건하에서 알려진 유동제한공을 통한 유통을 측정하는데 이용될 수 있다.
유동하는 유체의 명백한 유동체계는 유체내의 상이한 압력형태에 의하여 인식되고 정의된다. 분자유동은 약 1 토르 이하의 유체압력에서 일어나고 분자유동체계에서 노즐과 같은 유동제한장치를 통한 유체의 유량은 유동제한장치를 통한 압력강하에 비례한다. 층류는 약 10 토르 이상의 유체압력에서 일어나며 층류체계에서 유동제한장치를 통한 유체의 유량은 상류측 및 하류측 압력의 제공의 차에 비례한다.
예를 들어 미국특허 제3,851,526호(Drexel)와 제5,445,035호(Delajoud)에 기술된 압력기반형 질량유량제어기는 유체유동이 층류라는 가정하에 작동한다. 이러한 층류유체유동의 가정은 이들 압력기반형 MFC의 용도를 층류유동조건으로 제한하고 이러한 MFC가 비층류형의 유동을 특정하는데 이용될 때 정확도가 떨어지도록 한다.
도 1의 그래프에서 보인 바와 같이, 유체의 질량유량과 유동제한장치의 상류측 유체압력 사이의 관계가 임계압력 이상은 선형부분이고 이러한 임계압력 이하는 비선형부분이다. 특히, 상류측 압력 P1이 하류측 압력 P2의 두 배 이상일 때(즉, P1/P2≥2), 유동은 초킹된다고 할 수 있으며, 유량은 다만 P1ρ1과 유량제한공의 단면적 A의 함수이다. 일반적으로, 초크유동은 전형적으로 항상 하류측 공정챔버의 유체압력의 적어도 약 두 배인 압력에서 상류측 유체공급이 유지되는 경우에 이루어진다. 초크유동체계에서, 상류측 축적부에서 유체의 압력이 증가하면 유체의 밀도와 유량도 증가한다.
도 1의 그래프에서 보인 바와 같이, 유량과 상류측 압력 사이의 이러한 관계는 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 두 배 이상이 유지되는 한 선형관계를 이룬다. 그러나, 상류측 압력이 하류측 압력의 두 배 이하이면(즉, P1/P2< 2), 유동은 초킹된다고 할 수 없으며 질량유량과 하류측 유체압력 사이의 관계는 비선형의 관계를 이룬다.
초크유동조건에서 작동할 수 있도록 조정된 압력기반형 MFC가 비선형의 비초크유동영역에서 작동될 수 있도록 특별히 제안된 것이 없다. 예를 들어 모델 1150 질량유량제어기에 있어서는 상류측 유체압력만이 측정된다. 이러한 초크형 유동장치에 있어서는 비록 상류측 압력이 실제로 하류측 압력의 두 배 이하라 하여도 도 1에서 점선 A로 보인 바와 같이 유량의 측정값은 상류측에 대하여 선형의 관계가 있는 것으로 가정된다. 비초크형 유동체계에 있어서, 즉 상류측 압력이 하류측 압력의 두 배 이하일 때, 유체의 유량은 하류측 유체압력의 함수로 변화하고 상류측유체압력에는 무관하다.
예를 들어 본원 출원인에 의하여 제작되어 시판되고 있는 모델 1153과 같은 보다 최신형의 압력기반형 질량유량제어기에 있어서는 비록 비초크형 유동체계라 하여도 유량이 상류측 압력에 선형의 관계가 있다고 가정할 필요가 없다. 제어기는 유체유로에 유동제한요소를 포함하고 유동제한요소의 상류측 및 하류측 유체의 압력이 측정된다. 상류측과 하류측 유체압력의 비율이 유동이 초크형인지 비초크형인지를 결정하기 위하여 계산된다. 그리고 유체의 질량유량이 초크형의 유동인 경우 상류측 압력의 선형함수에 따라서, 그리고 비초크형의 유동인 경우에는 상류측 및 하류측 압력 모두의 비선형함수에 따라서 CPU에 의하여 계산된다.
따라서, 하류측 압력을 별도로 측정할 필요없이 비교적 광범위한 작동온도, 압력 및 유량에서 다양한 형태의 유체를 공급하기 위하여 적합하게 사용될 수 있는 질량유량제어기가 요구된다.
본 발명은 유체유동의 측정 및 제어분야에 관한 것으로, 특히 다수의 전구체로부터 공급되는 저압증기의 공급을 정확히 제어하기 위한 압력기반형 질량유량제어기 시스템에 관한 것이다.
도 1은 상류측 축적부와 하류측 축적부를 한정하는 유동제한요소를 통하여 유체의 질량유량과 압력강하의 관계를 보인 것으로, 초크형 유동조건과 비초크형 유동조건을 보인 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 압력기반형 질량유량제어기의 개략구성도.
도 3은 도 2에서 보인 다수의 압력기반형 질량유량제어기를 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 개략구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다르 압력기반형 질량유량제어기 시스템을 보인 개략구성도.
본 발명은 소오스로부터 증기의 유량을 제어하기 위한 압력기반형 질량유량제어기를 제공한다. 이러한 제어기는 예를 들어 반도체 웨이퍼를 제조하는 공정챔버에 공정증기를 정확히 공급하여야 하는 반도체제조분야에서 사용될 수 있다. 본 발명의 유량제어기는 다수의 질량유량제어기와 다수의 유체소오스를 포함하는 시스템에 용이하고 저렴하게 사용될 수 있도록 하는 간단하고 새로운 구조를 갖는다.
유량제어기는 유체소오스에 연결되는 유로, 유로를 상류측 축적부와 하류측 축적부로 나누는 유동제한부, 상류측 축적부에 연결되는 상류측 압력측정장치와,상류측 축적부의 앞에서 유로에 연결된 유량밸브를 포함한다.
또한 유량제어기는 사전에 결정된 요구유량을 수신하고, 상류측 압력측정장치로부터 상류측 압력값을 수신하며, 하류측 축적부에 연결된 원격한 하류측압력측정장치로부터 하류측 압력값을 수신하도록 프로그램된 제어장치를 포함한다. 또한 제어장치는 상류측 압력의 선형함수에 따라서 초크형 유동조건중에 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하고, 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 비초크형 유동조건중에 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하도록 프로그램되어 있다.
본 발명은 다수의 소오스로부터 공급되는 유체의 유량을 제어하기 위한 시스템을 제공한다. 이 시스템은 다수의 각 소오스에 대하여 상기 업급된 바와 같은 질량유량제어기를 포함한다. 또한 이 시스템은 질량유량제어의 하류측 축적부를 연결하는 매니폴드와, 하류측 압력값을 유량제어기의 제어장치에 제공하기 위하여 매니폴드에 연결되는 단일의 하류측 압력측정장치를 포함한다.
또한 다수의 소오스로부터 공급되는 증기의 유량을 제어하기 위한 다른 시스템이 제공된다. 이 시스템은 다수의 각 증기소오스에 연결하기 위한 유로, 각 유로를 상류측 축적부와 하류측 축적부로 나누는 유동제한부와, 각 상류측 축적부에 연결된 상류측 압력측정장치를 포함한다. 매니폴드가 질량유량제어기의 하류측 축적부를 연결하고 하류측 압력측정장치가 매니폴드에 연결된다.
또한 이 시스템은 각 유로에 대하여 유로의 상류측 압력측정장치로부터 상류측 압력값을 수신하며, 하류측 축적부에 연결된 원격한 하류측압력측정장치로부터하류측 압력값을 수신하도록 프로그램된 제어장치를 포함한다. 그리고 제어장치는 초크형 유동조건중에 상류측 압력의 선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하고, 비초크형 유동조건중에 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에서, 본 발명은 소오스로부터의 증기의 유량을 제어하기 위한 압력기반형 질량유량제어기(MFC)(10)를 제공한다. 이러한 제어기(10)는 예를 들어 반도체 웨이퍼를 제조하기 위하여 공정챔버에 공정증기를 정확히 공급하여야 하는 반도체제조분야에서 사용될 수 있다. 본 발명의 MFC(10)는 낮은 증기압소오스와 함께 사용될 수 있으며, 다수의 질량유량제어기와 다수의 증기소오스를 포함하는 시스템에용이하고 저렴하게 사용될 수 있도록 하는 간단하고 새로운 구조를 갖는다.
MFC(10)는 증기소오스에 연결하기 위한 유로(12), 이 유로를 상류측 축적부(16)와 하류측 축적부(18)로 나누는 유동제한부(14), 상류측 축적부에 연결된 상류측 압력측정장치(20)와 상류측 축적부의 앞에서 유로에 연결된 유량밸브(22)를 포함한다.
MFC(10)는 또한 사전에 결정된 요구유량을 수신하고, 상류측 압력측정장치(20)로부터 상류측 압력값을 수신(제어회로 26로 보인 바와 같이)하며, 하류측 축적부(18)에 연결된 원격한 하류측압력측정장치(도시하지 않았음)로부터 하류측 압력값을 수신하도록 프로그램된 제어장치(24)를 포함한다. 또한 제어장치(24)는 상류측 압력의 선형함수에 따라서 초크형 유동조건중에 유로(12)를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하고, 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 비초크형 유동조건중에 유로(12)를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하도록 프로그램되어 있다.
제어장치(24)는 실제 유량이 요구유량 보다 적으면 유량을 증가시키고 실제 유량이 요구유량 보다 많으면 유량을 감소시키도록 유량밸브(22)에 지시(제어회로 28로 보인 바와 같이)하도록 프로그램된다. 초기에 유동제한부(14)의 통공크기는 MFC(10)의 유입구와 유출구의 유체압력에 의하여 결정된다.
"제어장치"(24)라 함은 MFC(10)의 작동을 조절하고 안내하기 위하여 사용되는 장치 또는 기구를 의미한다. 제어장치(24)는 프로세서와 메모리를 포함하는 컴퓨터 처리장치(CPU)로 구성되는 것이 좋다. 제어장치(24)는 항상 요구유량을 유지할 수 있도록 피드백 루프에서 작동한다.
초크형 유동조건 및 비초크형 유동조건의 두 조건중에 측정된 축적부 압력으로부터 질량유량을 계산하기 위하여 제어장치(24)에 의하여 수행되는 등식은 본원 출원인의 미국특허 제5,868,159호에 기술되어 있다. 일반적으로, 제어장치(24)는 계산을 수행하기에 필요한 사용자 입력파라메타를 저장한다. 예를 들어, 전형적으로 유동제한부(14)의 통공의 단면직경이 사용자에 의하여 입력되고, 간접적으로는 유동제한부의 방출계수가 입력된다. 분자량의 값, 만능가스상수와, 여러 가스의 비열이 제어장치에 입력되거나 사전에 저장될 수 있다. 요구유량과 같은 파라메타는 예를 들어 아날로그 설정점을 통하는 키보드 및 모니터와 같은 사용자 입력장치(도시하지 않았음)를 통하여 제어장치(24)에 입력될 수 있다.
또한 제어장치(24)에 의한 질량유량의 측정은 실제의 유량이 입력요구유량과 동일하도록 상류측 축적부와/또는 하류측 축적부내의 유체압력변화에 응답하여 유량밸브(22)를 조절하기 위한 피드백 루프의 기초를 형성한다. MFC(10)의 응답시간이 신속하도록 하기 위하여 유량밸브 제어전류의 함수로서 유량의 정보가 제어장치(24)에 저장되는 것이 좋다.
압력측정장치(20)는 어떠한 형태이든지 관심의 대상범위내에서 유체압력을 측정할 수 있는 압력변환기이면 족하다. 예를 들어, 압력측정장치는 절대압력변환기(20)를 포함할 수 있다. 선호되는 압력측정장치로서는 미국 매사추세츠의 앤도버에 소재하는 MKS Instruments, Inc.(www.mksinst.com)로부터 상업적으로 입수가능한 Baratron?용량형 압력계가 있다.
제어밸브, 즉 유량밸브(22)는 제어장치(24)로부터 제공된 제어신호에 응답하여 유로(12)를 통한 유체의 유동을 제어하기 위한 것이라면 어떠한 형태의 밸브라도 좋다. 유량밸브(22)와 제어장치(24)는 초크형 유동가 비초크형 유동에 요구되는 유량을 포함하는 완전차단위치(제로유동)로부터 완전개방위치(최대유동)까지의 모든 유량에 적용되는 것이 좋으나, 어떤 경우에는 단 하나의 유동체계만을 위한 제어기를 구성하는 것이 바람직할 때가 있다. 유량밸브(22)의 특성은 전구체물질의 예상공급압력범위와 유로(12) 및 유동제한부(14)의 크기에 따라서 달라질 수 있으며, 예를 들어 솔레노이드 밸브, 스로틀 밸브 또는 플랩퍼 밸브일 수 있다. 선호되는 밸브로서는 비례제어 솔레노이드 밸브(12)이다.
유로(12)는 이 유로를 온도제어수단으로 둘러싸서 일정한 요구온도로 유지되는 것이 좋다. 이러한 온도제어수단은 단열수단, 히터(30)와, 유로의 온도를 사전에 결정된 고정온도로 유지하기 위하여 유로내의 온도를 감지하고 피드백 구성으로 히터를 작동시키기 위한 하나 이상의 온도감지기(32)를 포함한다. 특히, 제어장치(24)는 유체유동의 변화에 응답하여 유체의 온도를 정확히 제어하기 위한(그리고 유로 12의 온도를 요구된 온도로 유지하기 위한) 피드백 제어루프를 이용한다. 온도감지기(32)로부터 제어장치(제어회로 34로 보인 바와 같이)로 보내진 신호는 히터(30)(제어회로 36으로 보인 바와 같이)를 제어가능하게 조절하여 유로(12)내의 증기온도를 제어가능하게 조절하도록 작용한다. 사전에 결정된 설정점 또는 범위는 유체가 요구된 온도 또는 범위에서 유지될 수 있도록 제어장치(24)에 프로그램된다.
비초크형 유동조건에서 정확한 유량측정이 이루어지도록 함으로서 본 발명의 압력기반형 MFC(10)는 공급온도에서 광범위한 증기압력으로 특징지어지는 액체 및 불용고체 전구체로부터 기체상 반응물을 공급하는데 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 압력기반형 MFC(10)는 비교적 낮은 증기압력을 갖는 전구체물질을 이용하는 반도체장치의 제조를 포함하는 다양한 산업분야에서 공정챔버 또는 반응챔버에 대한 유체의 공급을 모니터하고 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 전구체물질은 비교적 낮은 압력을 갖는 액체상 전구체와 고체상태로부터 직접 기체상태로 승화하는 고체상 전구체를 포함한다. 또한, 고체상 전구체물질은 적당한 온도에서 용해되어 이로부터 얻는 기체상 반응물의 질량유량이 용제의 사용없이 본 발명의 압력기반형 MFC(10)을 이용하여 측정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 압력기반형 MFC(10)는 특히 공정챔버에 고순도의 기체상 반응물의 공급을 필요로 하는 시스템에 사용하는데 적합하다. 아울러, 본 발명의 압력기반형 MFC(10)는 광범위한 유체에 대하여 초크형 및 비초크형 유동체계의 광범위한 유량에서 매우 정확하고 신속한 응답시간을 가지고 질량유량을 측정하고 제어할 수 있으므로 상류측 유체압력과 질량유량 사이의 관계를 효과적이고 보다 신뢰가능하게 모델링할 수 있다.
본 발명의 압력기반형 MFC(10)의 다른 잇점은 장치의 다양성을 포함한다. 본 발명의 단일 MFC(10)는 종래에 각각 특정한 가스, 온도, 압력과/또는 특정한 유량범위에 대하여 조정된 다수의 MFC가 요구되었던 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, MFC(10)는 증기압력의 범위가 2 토르 또는 그 이하에서 적어도 760 토르 또는그 이상이며 온도가 250℃ 또는 그 이상인 전구체로부터 얻은 증기의 유량을 제어하는데 사용될 수 있다. 아울러, MFC(10)를 구성하는 압력변환기(20), 가열요소(30), CPU(24), 밸브(22) 및 제어회로가 비교적 콤팩트한 집적장치로 제공될 수 있다. 더욱이, 조정과 계산이 CPU(24)에 의하여 인라인으로 수행된다. 피드백 제어루프는 개선된 정확성과 응답시간을 위하여 디지털적으로 제어되나, 아날로그와 디지털 작업도 허용된다. MFC(10)의 조정이 0~100%의 풀스케일 대신에 풀스케일의 다중증분으로 수행되는 것과 같이, 본 발명의 온-보드 조정특성은 부가적으로 정확성과 신뢰가능성을 제공한다. 아울러, 각 구성요소, 즉 압력변환기(20)의 조정은 요구되지 않는다.
도 3은 다수의 소오스로부터 공급되는 증기의 유량을 제어하기 위한 본 발명에 따른 질량유량제어기 시스템(50)을 보인 것이다. 도 3의 시스템(50)은 다수의 각 소오스에 대한 도 2에 따른 질량유량제어기(10)를 포함한다. 또한 시스템(50)은 MFC(10)의 하류측 축적부(18)를 연결하는 매니폴드(52)와, MFC(10)의 제어장치(24)에 하류측 압력값을 제공(제어회로 56으로 보인 바와 같이)하기 위하여 매니폴드(52)에 연결되는 하류측 압력측정장치(54)를 포함한다. 압력측정장치(54)는 절대압력변환기로 구성되고 좋기로는 Baratron?용량형 압력계로 구성되는 것이 좋다.
다른 잇점중에서도 자신의 하류측 압력측정장치를 갖는 각 MFC(10)를 제공하는 것과는 다르게 모든 MFC(10)에 의하여 사용되는 단일의 하류측 압력측정장치(54)를 제공함으로서, 보다 간단하고 저가의 질량유량제어스스템(50)이 제공된다.
도 3에서 보인 바와 같이, 이 시스템(50)은 또한 MFC(10)의 상류측 축적부(16)를 연결하기 위한 유입밸브(58)와, 매니폴드(52)에 MFC(10)의 하류측 축적부(18)를 연결하기 위한 유출밸브(60)를 포함함으로서, 적어도 하나의 질량유량제어기(10)가 매니폴드(52)에 연통될 수 있다. 또한 밸브(62)가 공정챔버에 매니폴드(52)를 연결하기 위하여 제공된다.
시스템(50)은 매니폴드(52)에 연결되는 온도측정장치(64), 매니폴드를 가열하기 위한 히터(66)와, 각 MFC(10)의 온도제어시스템과 유사하게 일정한 요구온도로 매니폴드를 유지하기 위한 제어장치(68)(즉, CPU)를 포함할 수 있다. 특히, 제어장치(68)는 사용자 입력장치로부터 요구된 증기온도를 수신하고, 온도측정장치(64)로부터 매니폴드(52)내의 실제 증기온도값을 수신(제어회로 70으로 보인 바와 같이)할 수 있도록 프로그램된다. 그리고 제어장치(68)는 매니폴드내의 실제 증기온도가 요구된 증기온도 보다 낮으면 히터(66)가 매니폴드(52)에 대한 열의 공급(제어회로 72로 보인 바와 같이)을 증가시키도록 하고, 매니폴드내의 실제 증기온도가 요구된 증기온도 보다 높으면 히터가 매니폴드에 대한 열의 공급을 감소시키도록 지시한다. 또한, 각 MFC(10)에 대한 별도의 시스템들과 매니폴드(52)를 위한 시스템 대신에 단일의 온도제어시스템이 질량유량제어시스템(50)을 위하여 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 질량유량시스템(80)을 보인 것이다. 도 4의 시스템(80)은 도 3의 시스템(50)과 유사하며, 동일한 구성부분에 대하여 동일한 부호로 표시하였다.
시스템(80)은 다수의 각 증기소오스에 대한 질량유량제어기(110)를 포함한다. 도 4의 MFC(110)는 이 MFC(110)에 자신의 CPU가 구비되어 있지 않는 것을 제외하고는 도 3의 MFC(10)와 유사하다. 대신에 시스템(80)에는 각 MFC(110)에 연결(제어회로 84로 보인 바와 같이)되고 매니폴드(52)의 하류측 압력측정장치(54)에 연결(제어회로 86으로 보인 바와 같이)된 단일의 제어장치(즉, CPU)(82)가 구비되어 있다. 제어장치(82)는 MFC(110)의 상류측 압력측정장치(20)와 매니폴드(52)의 하류측 압력측정장치(54)에 의하여 제공되는 상류측 및 하류측 압력값에 기초하여 각 MFC(110)의 유량밸브(22)를 제어한다. 또한 제어장치(82)는 매니폴드를 일정한 요구온도로 유지하기 위하여 온도측정장치(64)와 매니폴드(52)의 히터(66)에 연결(제어회로 88, 90으로 보인 바와 같이)되는 것이 좋다.
다른 잇점중에서도 자신의 제어장치를 갖는 각 MFC를 제공하는 것과는 다르게 모든 MFC(110)에 의하여 사용되는 단일의 제어장치(82)를 제공함으로서, 보다 간단하고 저가의 질량유량제어스스템(80)이 제공된다.
이상으로 본 발명이 예시된 실시형태로 상세히 설명되었으나, 본 발명의 기술분야에 전문가라면 본 발명의 기술사상이나 청구범위에 언급된 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정이 가능할 것이다. 따라서, 이러한 모든 수정형태는 다음의 청구범위에서 한정되는 본 발명의 범위내에 포함되어야 한다.

Claims (16)

  1. 유체소오스로부터의 유체의 유량을 제어하기 위한 질량유량제어기에 있어서, 질량유량제어기가 유체소오스에 연결되는 유로, 유로를 상류측 축적부와 하류측 축적부로 나누는 유동제한부, 상류측 축적부에 연결되는 상류측 압력측정장치와, 상류측 축적부의 앞에서 유로에 연결된 유량밸브와 제어장치로 구성되고, 제어장치가 사용자입력장치로부터의 요구된 유량을 수신하고 저장하며, 상류측 압력측정장치로부터 상류측 압력값을 수신하고, 하류측 축적부에 연결된 원격한 하류측압력측정장치로부터 하류측 압력값을 수신하며, 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배와 같을 때 상류측 압력의 선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하고, 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배 이하일 때 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 증기의 질량유량을 측정하며, 실제의 유량이 요구된 유량 이하인 경우 유량을 증가시키도록 유량밸브에 지시하고, 실제의 유량이 요구된 유량 이상인 경우 유량을 감소시키도록 유량밸브에 지시하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 질량유량제어기.
  2. 제1항에 있어서, 유로에 연결된 적어도 하나의 온도측정장치와, 유로를 가열하기 위한 히터를 포함하고, 제어장치가 사용자입력장치로부터의 요구된 유체온도를 수신하고, 온도측정장치로부터 유로내의 실제 유체온도값을 수신하며, 실제의 유체온도가 요구된 유체온도 이하인 경우 유로에 대한 열의 공급을 증가시키도록히터에 지시하고, 실제의 유체온도가 요구된 유체온도 이상인 경우 유로에 대한 열의 공급을 감소시키도록 히터에 지시하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 질량유량제어기.
  3. 제1항에 있어서, 압력측정장치가 압력변환기임을 특징으로 하는 질량유량제어기.
  4. 다수의 유체소오스로부터 공급되는 유체의 유량을 제어하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이 다수의 각 유체소오스에 대하여 청구항 제1항에 따른 질량유량제어기를 포함하고, 또한 이 시스템이 질량유량제어기의 하류측 축적부를 연결하닌 매니폴드와, 유량제어기의 제어장치에 하류측 압력값을 제공하기 위하여 매니폴드에 연결된 하류측 압력측정장치를 포함함을 특징으로 하는 질량유량제어기 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 매니폴드에 질량유량기의 하류측 축적부를 연결하는 밸브를 포함함으로서 적어도 하나의 질량유량제어기가 매니폴드와 연통함을 특징으로 하는 질량유량제어기 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 매니폴드에 연결된 온도측정장치, 매니폴드를 가열하기 위한 히터와, 제어장치를 포함하고, 제어장치가 사용자입력장치로부터의 요구된 유체온도를 수신하고, 온드측정장치로부터 매니폴드내의 실제 유체온도값을 수신하며, 매니폴드내의 실제 유체온도가 요구된 유체온도 이하인 경우 매니폴드에 대한 열의 공급을 증가시키도록 히터에 지시하고, 매니폴드내의 실제 유체온도가 요구된 유체온도 이상인 경우 유로에 대한 열의 공급을 감소시키도록 히터에 지시하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 질량유량제어기 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 하류측 압력측정장치가 압력변환기임을 특징으로 하는 질량유량제어기 시스템.
  8. 다수의 유체소오스로부터의 유체의 유량을 제어하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이 다수의 각 유체소오스에 연결되는 유로, 각 유로를 상류측 축적부와 하류측 축적부로 나누는 유동제한부, 각 상류측 축적부에 연결되는 상류측 압력측정장치, 질량유량제어기의 하류측 축적부를 연결하는 매니폴드, 매니폴드에 연결되는 하류측 압력측정장치와, 제어장치로 구성되고, 제어장치가 유로의 상류측 압력측정장치로부터의 상류측 압력값을 수신하고, 하류측압력측정장치로부터 하류측 압력값을 수신하며, 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배와 같을 때 상류측 압력의 선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 유체의 질량유량을 측정하고, 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배 이하일 때 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 유체의 질량유량을 측정하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 질량유량제어기 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 각 유로가 유로의 상류측 축적부의 앞에 배치되는 유량밸브를 포함하고, 제어기가 각 유로에 대하여 사용자 입력장치로부터의 요구된 유량을 수신하며, 각 유로에 대하여 실제의 유량이 요구된 유량 이하인 경우 유량을 증가시키도록 유량밸브에 지시하고, 실제의 유량이 요구된 유량 이상인 경우 유량을 감소시키도록 유량밸브에 지시하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 매니폴드에 유로를 선택적으로 연결하기 위하여 매니폴드에 유로의 하류측 축적부를 연결하는 밸브를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 유로와 매니폴드에 연결된 온도측정장치, 유로와 매니폴드를 가열하기 위한 히터를 포함하고, 제어장치가 사용자입력장치로부터의 요구된 유체온도를 수신하고, 온도측정장치로부터 실제 유체온도값을 수신하며, 실제의 유체온도가 요구된 유체온도 이하인 경우 유로와 매니폴드에 대한 열의 공급을 증가시키도록 히터에 지시하고, 실제의 유체온도가 요구된 유체온도 이상인 경우 유로와 매니폴드에 대한 열의 공급을 감소시키도록 히터에 지시하도록 프로그램됨을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 압력측정장치가 압력변환기임을 특징으로 하는 시스템.
  13. 다수의 유체소오스로부터 유체를 공급하기 위한 방법에 있어서, 이 방법이 유로를 각 유체소오스에 연결하는 단계, 각 유로를 상류측 축적부와 하류측 축적부로 나누는 단계, 각 유로의 축적부 사이의 유체유동을 제한하는 단계, 매니폴드의 압력을 측정하는 단계와, 각 유로에 대하여 유로의 상류측 축적부의 압력을 측정하고 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배와 같을 때 상류측 압력의 선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 유체의 질량유량을 측정하며 상류측 압력이 하류측 압력의 적어도 약 두 배 이하일 때 상류측 압력과 하류측 압력의 비선형함수에 따라서 유로를 통한 실제 유체의 질량유량을 측정하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 다수의 유체소오스로부터의 유체공급방법.
  14. 제13항에 있어서, 각 유로에 대하여 사용자 입력장치로부터의 요구된 유량을 수신하는 단계, 각 유로에 대하여 실제의 유량이 요구된 유량 이하인 경우 유량을 증가시키는 단계와, 실제의 유량이 요구된 유량 이상인 경우 유량을 감소시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 매니폴드에 유로를 선택적으로 연결하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 매니폴드내의 실제 유체온도를 측정하는 단계, 각 유로에 대하여 사용자입력장치로부터의 요구된 유체온도를 수신하는 단계, 유로내의 실제유체온도를 측정하는 단계, 매니폴드의 실제 유체온도가 유로의 요구된 유체온도 이하인 경우 매니폴드에 공급되는 열을 증가시키는 단계, 매니폴드의 실제 유체온도가 유로의 요구된 유체온도 이상인 경우 매니폴드에 공급되는 열을 감소시키는 단계, 유로의 실제 유체온도가 유로의 요구된 유체온도 이하인 경우 유로에 공급되는 열을 증가시키는 단계와, 유로의 실제 유체온도가 유로의 요구된 유체온도 이상인 경우 유로에 공급되는 열을 감소시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
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