KR20090096427A

KR20090096427A - 질량 유량 제어기를 위한 제어기 이득 스케쥴링

Info

Publication number: KR20090096427A
Application number: KR1020097009550A
Authority: KR
Inventors: 준후아 딩
Original assignee: 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2009-09-10
Also published as: EP2089679A1; JP5174032B2; EP2089679B1; KR101391198B1; CN101636641B; JP2010512571A; US8079383B2; CN101636641A; WO2008070213A1; US20080140260A1

Abstract

피드백 질량기 이득을 갖는 질량 유량 제어기는, 제어기를 통한 유체의 유량을 감지하도록 구성된 센서; 상기 제어기를 통한 유체의 유량을 조절하도록 배치된 밸브; 및 상기 센서에 의해 감지된 유체의 유량에 따라 상기 밸브를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 센서와 밸브는 피드백 시스템 내에 배치되고, 상기 프로세서는 적어도 하나의 동작 가스 파라미터에 대한 적어도 하나의 보정 가스 파라미터의 비에 기초하여 실시간으로 상기 피드백 제어기 이득을 업데이트하여, 보정 조건과 다른 동작 조건에서 일관된 제어 성능을 갖도록 상기 피드백 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수가 동작 조건에 상관없이 실질적으로 일정하게 유지된다.

Description

질량 유량 제어기를 위한 제어기 이득 스케쥴링{CONTROLLER GAIN SCHEDULING FOR MASS FLOW CONTROLLERS}

본 명세서에 개시된 실시예들은 일반적으로 유체 유량의 측정과 제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질량 유량 제어기를 위한 모델 기반 제어기 이득 스케쥴링(model-based controller gain scheduling)에 관한 것이다.

질량 유량 제어기(MFC: mass flow controller)는 장치를 통과하는 가스 또는 증기와 같은 유체의 속도와 양을 설정, 측정 및 제어하는 장치이다. 이 장치는 고정밀도로 미리 정해진 유량 범위 내로 가스의 흐름을 제어하도록 설계되고 보정된다(calibrated).

반도체 제조와 같은 일부 제조 공정에서는, 공정 챔버 또는 툴(tool)에 공급되는 가스 및 증기의 유량(rate of flow)과 양(질량)의 정밀한 제어가 요구된다. 흔히, 정밀한 유체 유량과 양(유체의 전체 질량)은 최적 결과를 확보하는 데에 결정적으로 중요하다. 이의 응용은, 반도체 및 제약 산업 등에 이용되는, 소재에 대 한 후속의 증착, 물질 제거를 위한 건식 식각, 이온 및 플라즈마 빔을 위해서 공정 챔버 안으로 흐르는 가스 및 증기의 정확한 양의 계량을 포함한다. 특히 질량 유량 제어기가 이러한 것들과 다른 작업에 적합하다.

도 1을 참조하면, 질량 유량 제어기 시스템(10)은 전형적으로 질량 유량 제어기(12)를 유동 채널(flow channel)(14)에 연결한다. 선택된 유체가 입구(16)을 통해 채널로 들어가서, 제어기(12)를 통과하고 정확히 제어된 방식으로 출구(18)를 통해서 제어기를 나온다. 유체 유동 경로(20)는 제어기(12) 내부에서 바이패스 경로(bypass path)와 센서 경로로 갈라진다. 특히, 제1의, 발산 접합점(22)에서, 유체의 일부가 주 경로(20)로부터 갈라져나와 바이패스 튜브(26)의 메인 바이패스 경로와 센서(40)의 모세관 센서 튜브(24)의 센서 경로 사이에서 나뉘어진다. 센서 튜브(24)와 바이패스 튜브(26)는 제1 접합점(22)으로부터 하류에 위치하는 제2의, 수렴 접합점(28)에서 재결합된다. 이 제2 접합점(28)은 센서 및 바이패스 튜브(24, 26)의 경로들을 통해 흐르는 유체를 재결합한다. 그래서 재결합된 유체(30)는 유체 유량(fluid flow)을 제어하는 제어 밸브(50)를 통과하여, 도면부호 36에 지시된 바와 같이 출구(18)를 통해 제어기(12)를 빠져나온다. 통상, 층류(laminar flow) 또는 유체 분배기 요소(flow splitter element)(32)가 제1 및 제2 접합점(22, 28) 사이에서 바이패스 튜브(26) 내에 배치되어, 이 두 접합점 사이에서 바이패스 튜브(26)를 통해 흐르는 층류를 형성하도록 한다. 바이패스 튜브(26)를 통한 층류와 모세관 튜브의 내부 모세관 치수의 결과, 모세관 및 바이패스 튜브를 통한 질량 유 량은 그 기계의 미리 설계된 유량 범위 전체에 걸쳐 정확한 바이패스비(bypass ratio)로 유지된다.

센서(40)는 센서 튜브(24)를 통해 흐르는 유체의 유량을 나타내는 신호를 제공하도록 설계된다. 바이패스비가 기계의 미리 설계된 유량 범위 전체에 걸쳐 고정된 값으로 유지되기 때문에, 센서(40)에 의해 제공되는 신호는 바이패스 및 센서 튜브(24, 26) 양자를 통해 흐르는 결합된 유량(combined flow)(즉, 질량 유량 제어기 시스템(10)을 통한 결합된 유량)을 나타낸다. 센서(40)의 신호 출력은 프로세서(60)에 인가된다.

일부 센서는 온도 측정에 기반하여 유량을 측정하는 것으로 알려져 있는 반면에, 다른 센서는 압력 측정에 기반하여 유량을 측정하는 것으로 알려져 있다. 전형적인 열 기반의 센서(thermal-based sensor)는 2개의 센서 코일(44, 46)을 구비하는데, 상류의 코일은 모세관 튜브를 통해 흐르는 가스 또는 증기에 열을 주입하기 위한 것이고, 나머지 다른 하나의 코일은 2 코일 사이에서의 온도 감소를 측정하기 위한 것이다. 이 온도 차이는 유량을 나타낸다. 1개 및 3개의 코일을 채용하는 센서를 포함하여, 다른 열 센서 구성이 알려져 있다.

제어기(12)는 또한, 프로세서(60)로부터의 신호에 응답하여 유체 유량을 제어하는 제어 밸브(50)를 포함한다. 프로세서는 센서(40)에 의해 감지된 실제 유량 을, 통상 사용자 및/또는 제어되는 프로세서에 의해 결정되는 설정치(SP)값과 비교하고, 밸브(50)를 보정 위치로 설정하도록 밸브(50)에 신호를 제공하여 상기 SP값에 의해 정해지는 원하는 유동을 형성하도록 구성되고 배치된다. 따라서, 프로세서(60)가 센서(60)로부터 유체가 너무 빠르게 흐른다는 것을 탐지하면 프로세서(60)는 유체의 유량을 감소시키도록 제어 밸브(50)에 신호를 보내며, 그 반대로 유체가 너무 느리게 흐른다는 것을 탐지하면 유체의 유량을 증가시키도록 제어 밸브(50)에 신호를 보낸다.

프로세서(60)는 적어도 2개의 밸브 설계(valve design)로 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다. 하나의 밸브 설계는, 전기 신호가 제어 밸브로 보내어질 때까지 밸브가 개방 상태을 유지하는 정상 개방형(normally-open) 밸브를 포함한다. 또 하나의 설계는, 전기 신호가 제어 밸브에 보내어질 때까지 밸브가 닫힌 상태를 유지하는 정상 폐쇄형(normally-closed) 밸브 설계이다.

또한 질량 유량 제어기는 제어기로부터 상류의 압력 변동에 무반응(insensitive)하도록 설계되었다. 압력 무반응성 질량 유량 제어기(πMFC 또는 piMFC)의 일례가 Ali Shajii 외에게 발행되고, 본출원의 양수인에게 양도된 미국특허 제6712084호에 기술되어 있다. 이 특허받은 πMFC는 또한 열 기반의(thermal-based) 유량 센서를 포함하며, 도 1과 관련하여 상술한 MFC와 유사하고, 밸브(50)로부터 상류의 유체 압력을 측정하도록 결합된 압력 센서(70)(도 1에서 점선으로 표시됨)를 더 포함한다. 압력 센서(70)는 장치를 통해 흐르는 유체의 측정된 압력을 나타내는 신호를 프로세서(60)에 제공한다. 상기 특허받은 πMFC에서는, 압력 센서(70)에 의한 압력 측정을 이용함을 통해서 뿐만 아니라 센서(40), 프로세서(60), 및 제어 밸브(50) 간의 통합된 동작을 통해서 압력 무반응성 제어가 이루어진다. 이 특허받은 πMFC의 목적은 출력 유동(36)이 상류 또는 하류의 압력 교란에 둔감(무반응)하도록 하는 것이다. 상류의 압력 측정 뿐만 아니라 센서 입력에 기초하여 제어 밸브(50)를 제어하기 위해 (프로세서(60)에서 처리되는) 알고리즘이 사용된다. 상기 πMFC는 제어기 안으로 흐르는 유체의 온도를 측정하기 위해 유동 몸체에 부착된 온도 센서(80)를 더 포함한다.

동작시, MFC는 피드백 제어 루프를 통해 밸브의 개방 상태를 제어하여, 출력 유량(Q_r)이 유량 설정치(SP)를 추적하도록 한다(track). MFC의 제어기 이득은 통상 기지의 보정 조건(calibration condition)에서, 예컨대 상온에서 40 psia의 입구 질소에서 결정되어, 유량 설정치가 변할 때 우수한 제어 성능을 갖게 된다. 다른 가스 타입, 다른 입구 가스(inlet gas) 압력 또는 다른 입구 가스 온도와 같이 보정 조건과 다른 조건에서 동작하는 MFC에 대해 2가지의 공통적인 제어 성능 문제점(이슈)이 자주 발생한다. 첫번째의 공통적인 제어 성능 문제점은, 도 2A에 도시된 바와 같이 설정치가 변할 때의 오버슈트(overshoot)이다. 이 문제점은 입구 가스가 질소로부터 헬륨과 같은 경량 가스(light weight gas)로 바뀌거나 입구 가스 압력이 고압에서 저압으로 변할 때 낮은 제어기 이득 설정에 관련된다. 두번째의 공통적인 제어 성능 문제점은, 도 2B에 도시된 바와 같이 설정치가 변할 때의 진동(oscillation)이다. 이 문제점은 입구 가스가 질소로부터 SF6와 같은 무거운 중량 가스(heavy weight gas)로 바뀌거나 입구 가스 압력이 저압에서 고압으로 변할 때 높은 제어기 이득 설정에 관련된다. 이러한 제어 이슈들은, 유체 유량에 대한 세심하고 고정밀도의 시간 제어를 요하는 반도체 제조 공정에서 크게 문제가 된다.

MFC를 통해 흐르는 가스의 압력 및 타입에 따라 응답을 달리하는 이러한 문제점을 해결하기 위한 하나의 접근 방법이 Lull에게 발행된 미국특허 제6,962,164호에 논의되어 있다. Lull은 복수의 미리 결정된 유량에서 (열 기반의 MFC에서 사용되는 밸브의) 밸브 변위의 대응하는 변화로 나누어진 유체 유량의 변화에 기반하여 밸브 이득 항을 실험적으로 결정함으로써 제어 문제점들을 해결하려고 한다. 바꾸어 말하면, 유체 유량을 밸브 변위와 관련시킴으로써 동작 의존형(operation-dependent) 함수로서 이득 설정을 정의하는 것이다. 미리 결정된 유량을 사용하여, Lull은 주어진 조건(즉, 밸브 변위)에 적합한 유량을 추론하고 기계의 이득을 적절히 조절한다. 서로 다른 미리 결정된 유량으로부터 데이터를 사용함으로써, 밸브 이득 항은 더 정확해질 것으로 여겨진다. 그러나, 이러한 접근 방법은 불필요하게 복잡하다.

따라서, 본 기술분야에서, 오버슈트 또는 진동 제어 응답 없이 실제 유량이 설정치에 더 매끄럽게 안착할 수 있는, 더 신뢰성이 높은 유체 유량의 제어를 제공할 수 있는 MFC에 대한 요구가 있다.

피드백 제어기 이득을 갖는 질량 유량 제어기는, 제어기를 통한 유체의 유량(flow of fluid)을 감지하도록 구성된 센서; 상기 제어기를 통한 유체의 유량을 조절하도록 배치된 밸브; 및 상기 센서에 의해 감지된 유체의 유동에 따라 상기 밸브를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다. 상기 센서와 밸브는 피드백 시스템 내에 배치되고, 상기 프로세서는 적어도 하나의 동작 가스 파라미터(operationg gas parameter)에 대한 적어도 하나의 보정 가스 파라미터(calibration gas parameter)의 비에 기초하여 실시간으로 상기 피드백 제어기 이득을 업데이트하여, 보정 조건과 다른 동작 조건에서 일관된 제어 성능을 갖도록 상기 피드백 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수(closed loop transfer function)가 동작 조건에 상관없이 실질적으로 일정하게 유지된다.

도 1은 열 기반 MFC의 블록 다이어그램이다.

도 2는 보정 조건과 다른 동작 조건에서 종래 MFC의 바람직하지 않은 제어 응답을 나타내는 그래프이다.

도 3은 MFC에 대한 제어기 이득 스케쥴링 방법의 블록 다이어그램이다.

도 4는 보정 조건과 다른 동작 조건에서 제어기 이득 스케쥴링 방법을 사용한 실질적인 제어 성능의 개선을 나타내는 그래프이다.

도 3에 도시된 실시예를 참조하면, MFC 제어 시스템(100)의 블록 다이어그램은 네가티브 피드백 제어 루프(negative feedback control loop)를 포함한다. 일반적으로 피드백 제어 시스템은 입력(input) 및 출력(output)과, 출력을 입력과 연결시키는 관계(relationship)를 포함한다. 이 피드백 제어 루프에서, Q_sp(102)(원하는 설정치 유량)는 입력이다. 도면부호 116으로 표시된 결과적인 실제 유량(Q)은 출력이다. 다음의 설명에서, Q(t) 및 Q_sp(t)와 같은 모든 시간 도메인 변수는 Q(s) 및 Q_sp(s)와 같은 라플라스(LaPlace) 도메인으로 변환되는데, 이는 제어 분야에서 사용되는 통상적인 관례이다.

제어 시스템(100)의 물리적 모델은 도면부호 104로 표시되는 제어기(K(s)), 및 도면부호 110으로 표시되는 밸브(V(s))를 포함한다. 피드백 제어기(K(s))는 밸브의 개방 상태를 조절하도록 도면부호 108로 표시되는 제어 명령 전류(control command current)(I(s))를 생성하여, 밸브의 출력, 즉 실제 유량(Q(s))이 원하는 설정치 유량(Q_sp(s))(102)를 추적하도록 한다. 여기서, 유량 센서는 빠르고 정확한 측정을 제공하여 유량 센서의 동특성(dynamics)이 밸브의 동특성에 비하여 무시될 수 있다고 가정한다. 유량 센서의 동특성이 무시될 수 없다면, 유량 센서의 동특성을 전체 밸브 동특성 모델(V(s))로서 밸브의 동특성과 결합할 수 있다.

밸브(110)는 아래와 같이 밸브 전달 함수에 의해 기술될 수 있다:

(1)

위 수학식에서 k_v(M,γ,T,P)는 입구 가스의 분자량(M), 입구 가스의 열용량비(γ), 입구 가스 압력(P), 및 입구 가스 온도(T) 등의 동작 조건에 의존하는 밸브 이득 함수이다. F(s)는 동작 조건에 독립적인 밸브 동적 전달 함수(valve dynamic transfer function)이다.

일반적으로, 피드백 제어기(K(s))(104)는 아래와 같이 정의될 수 있다:

(2)

위 수학식에서 k는 제어기 이득이고, G(s)는 동작 조건에 독립적인 제어기 동적 전달 함수이다.

피드백 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))는 아래와 같다.

(3)

폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))는 피드백 제어 시스템의 제어 성능을 결정한다. 폐쇄 루프 전달 함수가 일정하면, 동작 조건이 변하더라도, 피드백 제어 시스템의 제어 성능은 동일하게 유지된다. 다른 동작 조건에서 일정한 폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))를 갖기 위하여, CL(s)에 대한 순효과(net effect)가 일정하도록 제어기(K(s))는 동작 조건에 기초하여 스스로 조절되어야 한다. 따라서, 다른 동작 조건에서 일관된 제어 성능을 갖기 위해 MFC를 위한 제어기 이득 스케쥴링 방법이 필요하다.

본 명세서에 따르면, 제어기 이득(k)를 위한 이득 스케쥴링은 아래와 같이 동작 가스 파라미터에 대한 보정 가스 파라미터의 비에 의해 결정된다:

(4)

위 수학식에서 k_cal은 보정 조건에서 결정되는 최선 제어기 이득(best controller gain)이다. 보정 가스 파라미터는 보정 가스의 분자량(M_cal), 보정 가스의 열용량비(γ_cal), 보정 가스 온도(T_cal), 보정 가스 압력(P_cal)이다. 동작 가스 파 라미터는 입구 가스의 분자량(M), 입구 가스의 열용량비(γ), 입구 가스 온도(T), 및 입구 가스 압력(P)이다.

수학식 (4)의 제어기 이득 스케쥴링 방법에 대해, 폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))는 다른 동작 조건(예를 들어, M, γ, T, P)에서 일정하게 유지되며, 이는 아래와 같이 증명될 수 있다:

(5)

위 수학식에서 알 수 있는 바와 같이, F(s)와 G(s)는 상술한 바와 같이 동작 조건에 독립적이기 때문에, 폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))는 실제로 입구 동작 가스의 분자량(M), 입구 동작 가스의 열용량비(γ), 입구 동작 가스의 온도(T), 및 입구 동작 가스의 압력(P) 등의 동작 조건에 독립적이다.

입구 가스의 분자량(M) 및 입구 가스의 열용량비(γ)에 관한 정보는 질량 유량 제어기의 일부를 형성하는 프로세서의 메모리 내에 저장된다. 질량 유량 제어기가 동작 조건에 있을 때, 입구 가스 정보가 검색되고, 입구 가스 온도가 온도 센서에 의해 측정되고, 입구 가스 압력이 질량 유량 제어기 내부의 압력 트랜스듀서에 의해 측정된다. 그리하여 질량 유량 제어기는 수학식 (4)의 제어기 이득 스케쥴링 방법에 따라 실시간으로 제어기 이득(k)을 업데이트한다. 이러한 방식으로, 폐쇄 루프 전달 함수(CL(s))는 수학식 (5)에 의해 증명된 바와 같이 일정하게 유지된다. 따라서, 동작 조건과 보정 조건이 대부분의 경우 서로 다르더라도, 동작 조건에서의 제어 성능은 보정 조건에서의 제어 성능과 동일하게 된다.

동작 조건에서의 입구 가스 온도가 보정 조건에서 크게 벗어나지 않거나 질량 유량 제어기 내에서의 온도 센서의 결여로 인해 입구 가스 온도가 입수될 수 없다면, 아래와 같이 제어기 이득 스케쥴링에서 가스 온도 효과를 제외시킬 수 있다:

(6)

마찬가지로, 동작 조건에서의 입구 가스 압력이 보정 조건에서 크게 벗어나지 않거나 질량 유량 제어기 내에서의 압력 트랜스듀서의 결여로 인해 입구 가스 압력이 입수될 수 없다면, 아래와 같이 제어기 이득 스케쥴링에서 가스 압력 효과 를 제외시킬 수 있다:

(7)

동작 조건에서의 입구 가스 온도와 입구 가스 압력 둘다 모두 보정 조건에서 크게 벗어나지 않거나 질량 유량 제어기 내에서의 측정 센서의 부족(혹은 결여)으로 인해 상기 온도와 압력이 입수될 수 없다면 아래와 같이 제어기 이득 스케쥴링에서 이들의 효과를 제외시킬 수 있다.

(8)

또한, 가스 타입 효과, 즉 M 및 γ이 입수될 수 없거나 동작 조건에서의 가스가 보정 조건에서의 가스와 같은 것이라면, 상기 가스 타입 효과를 수학식 (7)에서 제외시킬 수 있다. 상술한 분석은 제어 밸브가 정상 폐쇄형 밸브이든지 정상 개방형 밸브이든지 상관없이 적용된다는 것에 유의한다. 또한, 도 1은 열 기반의 MFC에 관하여 설명되었지만, 상술한 제어기 이득 스케쥴링 방법은 압력 기반의 MFC 등 다른 타입의 MFC에도 적용된다. 마지막으로, 제어기는 입구 가스의 분자량, 입구 가스의 열용량비, 입구 가스 온도 및 입구 가스 압력 중 하나 이상의 동작 가스 파 라미터에 대한 보정 가스 파라미터의 비에 기초하여 실시간으로 피드백 제어기 이득을 업데이트하여, 보정 조건과 다른 동작 조건에서 일관된 제어 성능을 갖도록 피드백 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수는 동작 조건에 상관없이 실질적으로 일정하게 유지된다.

서로 다른 동작 조건들에 대해 한 세트의 미리 결정된 유량들을 구축하여 이 유량들을 밸브 변위 측정치에 관련시키고 그 미리 결정된 세트로부터 내삽할 필요가 없다는 점에서, 상술한 제어기 이득 스케쥴링을 이용한 제어 성능은 동작 조건에 독립적이다. 동작 조건에 기반하여 다른 이득 공식/등식으로 대체되지 않는다. 이러한 접근 방법은 일련의 선형 데이터 보간법(linear data interpolation)에 기반한 것이 아니기 때문에 제어기 이득을 더 정확히 얻어낸다. 대신에, 제어기 이득은 미리 결정된 동작 조건이 아니라 유체 파라미터에 기반하여 직접 계산되는데, 이는 다른 동작 조건들에서 제어 성능을 크게 개선한다.

도 4는 도 2에서의 인용자료와의 비교로서, πMFC를 위한 제어기 이득 스케쥴링 사용시의 제어 성능의 예들을 나타낸다. 도 4의 두 그래프 모두에서, 시간은 초(second)로써 X축상에 표시되어 있다. 유체 출력(Q_r) 및 설정치(SP, 목표값)에 대해서, 제1 Y축은 sccm(standard cubic centimeters per minute)으로 표현된 유량을 표시하는 데에 사용된다. 유체 압력(P)에 대해서는, 제2 Y축이 psia(pounds per square inch absolute)로 압력을 표시하는 데에 사용된다. 도 2에서와 같이, πMFC 동작에서, πMFC는 유체 유량 출력을 설정치와 매칭시키려고 한다. πMFC에 흐르는 경량 가스(유체)에 대한 도 4A와 중량 가스(유체)에 대한 도 4B에서 알 수 있는 바와 같이, 상술한 제어기 이득 스케쥴링 방법은 어떠한 오버슈트 및 진동 문제도 제거하였다.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하였으나, 다양한 변형예와 개선이 본 기술 분야의 당업자에게 쉽게 이루어질 수 있다. 이러한 변형예와 개선은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 상술한 설명은 단지 예시적인 것이지 한정적인 것이 아니다. 본 발명은 다음의 청구범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 바와 같이 한정될 뿐이다.

Claims

피드백 제어 이득을 갖는 질량 유량 제어기로서,

제어기를 통한 유체의 유량을 감지하도록 구성된 센서;

상기 제어기를 통한 유체의 유량을 조절하도록 배치된 밸브; 및

상기 센서에 의해 감지된 유체의 유량에 따라 상기 밸브를 제어하도록 구성된 프로세서를 포함하고,

상기 센서와 밸브는 피드백 시스템 내에 배치되고, 상기 프로세서는 적어도 하나의 동작 가스 파라미터에 대한 적어도 하나의 보정 가스 파라미터의 비에 기초하여 실시간으로 상기 피드백 제어기 이득을 업데이트하여,

보정 조건과 다른 동작 조건에서 일관된 제어 성능을 갖도록 상기 피드백 시스템의 폐쇄 루프 전달 함수가 동작 조건에 상관없이 실질적으로 일정하게 유지되는, 질량 유량 제어기.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 보정 가스 파라미터와 상기 적어도 하나의 동작 가스 파라미터는,

입구 가스의 분자량(M);

입구 가스의 열용량비(γ);

입구 가스의 온도(T); 및

입구 가스의 압력(P)

중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

상기 입구 가스 온도(T)를 감지하기 위한 온도 센서와 상기 입구 가스 압력(P)을 감지하기 위한 압력 센서를 더 포함하고, 상기 제어기는 아래 기재된 수학식에 따라 제어기 이득(k)을 실시간으로 업데이트하고,

위의 수학식에서 k_cal은 상기 보정 조건에서 결정되는 제어기 이득이고, M_cal은 보정 가스의 분자량이고, γ_cal은 상기 보정 가스의 열용량비이고, T_cal은 상기 보정 가스의 온도이고, P_cal은 상기 보정 가스의 압력이고, k_v( )는 상기 입구 가스의 분자량(M), 상기 입구 가스의 열용량비(γ), 상기 입구 가스의 온도(T), 및 상기 입구 가스의 압력(P)과 같은 동작 조건에 의존하는 밸브 이득 함수인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

상기 입구 가스 압력(P)을 감지하기 위한 압력 센서를 더 포함하고, 상기 입구 온도(T)는 상기 보정 조건으로부터 크게 벗어나지 않다고 가정되거나 및/또는 입수될 수 없고, 상기 제어기는 아래 기재된 수학식에 따라 제어기 이득(k)을 실시간으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

입구 가스 압력(T)를 감지하기 위한 온도 센서를 더 포함하고, 상기 입구 압력(P)은 상기 보정 조건으로부터 크게 벗어나지 않다고 가정되거나 및/또는 입수될 수 없고, 상기 제어기는 아래 기재된 수학식에 따라 제어기 이득(k)을 실시간으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

상기 입구 온도(T)과 입구 압력(P)은 상기 보정 조건으로부터 크게 벗어나지 않다고 가정되거나 및/또는 입수될 수 없고, 상기 제어기는 아래 기재된 수학식에 따라 제어기 이득(k)을 실시간으로 업데이트 하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

상기 밸브는 정상 폐쇄형인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제2항에 있어서,

상기 밸브는 정상 개방형인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.