KR20100014635A

KR20100014635A - 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100014635A
Application number: KR1020097020234A
Authority: KR
Inventors: 히로요키 이토; 마이클 제이. 졸록
Original assignee: 어드밴스드 에너지 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: CN101652591B; US7651263B2; KR101467944B1; WO2008109339A2; JP2010520459A; US20080211510A1; CN101652591A; TWI454671B; WO2008109339A3; JP5282740B2; TW200900668A

Abstract

질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치가 기재된다. 일 실시예는 별도의 온도 센서에 의존하지 않고 질량 유량 제어기의 질량 유량 센서로부터 가스 온도 정보를 도출한다. 이 실시예는 실질적으로 일정한 전류를 질량 유량 제어기의 열 질량 유량 센서로 공급하고, 상기 열 질량 유량 센서는 가스의 질량 유량 속도를 측정하고, 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻고, 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절된 입력 전압을 계산하고, 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 되어 있다. 일부 실시예에서, 계산된 가스 온도는 제로 유량 상태에서 열 질량 유량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하는데 사용된다.

질량 유량 제어기, 열 질량 유량 센서, 질량 유량 속도, 가스 온도, 제어 로직

Description

질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치{Method and apparatus for measuring the temperature of a gas in a mass flow controller}

본 발명은 질량 유량 제어기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이지만, 이에 한정되지 않는다.

통상의 질량 유량 제어기(MFC; mass flow controller)(이하, MFC라 함)는 열 및 건식 에칭과 같은 산업 공정에서 가스의 유량을 설정, 측정 및 제어하는 폐쇄형 장치이다. MFC의 중요 부분은 장치를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하는 센서이다. MFC는 센서로부터의 출력신호를 소정의 설정점과 비교하고 가스의 질량 유량 속도를 소정의 설정점에 유지시키기 위해 제어 밸브를 조절한다.

MFC의 일부 특성은 온도에 따라 변하는 경향이 있다. 예를 들어, 가스가 장치를 통해 흐르지 않을 때, 질량 유량 센서 출력은 온도에 따라 변화할 수 있으며, 이러한 현상을 "제로 시프트"라고 한다. MFC를 통해 흐르는 가스의 온도가 알려졌을 때, MFC는 제로 시프트와 같은 온도 의존 부정확을 보상할 수 있다. 따라서, MFC의 성능을 온도에 덜 민감하게 하기 위해, MFC가 가스 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 그러나, 온도 센서를 MFC에 추가하는 것은 복잡도 및 비용을 증가시킨 다.

MFC에서 가스의 온도를 측정하는 향상된 방법 및 장치가 당해 기술분야에서 필요한 것은 명백하다.

도면에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 요약된다. 이러한 실시예는 실시예란에서 더욱 자세히 설명된다. 그러나, 본 발명을 발명의 상세한 설명 또는 실시예에서 설명하는 형태로 한정하고자 하는 의도는 없다는 것이 이해되어야 한다. 청구범위에서 설명한 본 발명의 사상 및 범위 내에 있으면서 다수의 변형례, 동등례 및 대체예가 있을 수 있음을 당업자는 인식할 수 있다.

본 발명은 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예는, 실질적으로 일정한 전류를 질량 유량 제어기의 열 질량 유량 센서로 공급하는 단계로서, 상기 열 질량 유량 센서는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 단계, 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻는 단계로서, 상기 입력 전압은 열 질량 유량 센서의 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도차에 따라 변화하는 단계, 가스의 질량 유량 속도에 의존하는 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절 입력 전압을 계산하는 단계, 및 조절 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하는 단계를 포함한다.

다른 실시예는, 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템이며, 온도 측정 서브시스템은, 한 쌍의 센싱 소자를 포함하고 질량 유량 제어기를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 열 질량 유량 센서로서, 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도 차이에 따라 변화하는 열 질량 유량 센서, 실질적으로 일정한 전류를 열 질량 유량 센서로 공급하도록 구성된 전류원, 현재 입력 전압을 얻기 위해 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하고 가스의 질량 유량 속도에 의존하는 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절 입력 전압을 계산하고 조절 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 구성된 제어 로직을 포함한다.

다른 실시예는, 질량 유량 제어기를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 열 질량 유량 센서로서, 한 쌍의 센싱 소자를 포함하고, 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도 차이에 따라 변화하는 열 질량 유량 센서, 실질적으로 일정한 전류를 열 질량 유량 센서로 공급하는 전류원, 가스가 흐를 수 있는 주 흐름 및 센서 경로를 포함하는 바이패스, 바이패스를 통해 가스의 질량 유량 속도를 제어하는 제어 밸브, 열 질량 유량 센서에 의해 측정된 가스의 질량 유량 속도를 소정의 설정점과 비교하고 제어 밸브를 조절하여 가스의 질량 유량 속도를 소정의 설정점에 유지시키도록 구성되는 질량 유량 제어 로직, 및 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻고 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절된 입력 전압을 계산하고 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 구성되는 온도 측정 제어 로직을 포함한다.

본 발명의 다양한 목적, 이점 및 더욱 복잡한 이해가 첨부 도면과 함께 후술 하는 설명 및 청구범위를 참조함으로써 명백해지고 더욱 즉각적으로 이해된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 질량 유량 제어기의 기능 블록도.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템의 기능 블록도.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도.

도 4는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 질량 유량 제어기(MFC; mass flow controller)에서 별도의 온도 센서의 추가적인 비용 및 복잡도는 MFC에 이미 존재하는 질량 유량 속도 센서로부터 가스 온도 측정값을 도출함으로써 없어진다. 가스 온도 정보는 제로 시프트를 보상하는데 사용될 수 있고 그렇지 않으면 MFC의 온도 둔감성을 향상시킬 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 설명하며, 적절하다면, 수개의 도면을 통해 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 지정한다. 특히, 도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 MFC(100)의 기능 블록도이다. 일부 실시예에서, MFC(100)는 압력에 둔감한 질량 유량 제어기(PIMFC; pressure-insensitive mass flow controller)이다. MFC(100)의 베이스(105)는 가스가 흐르는 바이패스(110)를 포함한다. 바이패스(110)는 주 경로(115) 및 센서 튜브(120)를 통해 가스의 일정 부분이 향하게 한다. 이 실시예에서 작은 내경의 튜브인 센서 튜브(120)는 MFC(100)의 열 질량 유량 센서(123)의 일부이다. 센싱 소자(125 및 130)는 센서 튜브(120)의 외부 둘레로 감겨있다. 예시적인 실시예에서, 센싱 소자(125 및 130)는 저항 온도계 소자이다. 센싱 소자(125 및 130)의 전기 저항은 온도에 따라 변화한다.

센싱 소자(125 및 130)는 브리지 회로(135)와 전기적으로 연결된다. 전류원(도 1에 도시하지 않음)은 센싱 소자(125 및 130)에 실질적으로 일정한 전류를 공급하여, 센서 튜브(120)를 가열시킨다. 센서 튜브(120)를 통한 가스 유량은 앞에 있는 센싱 소자(125)로부터 뒤에 있는 센싱 소자(130)로 열이 전달되게 한다. 이러한 온도차에 의한 저항의 변화는 브리지 회로(135)에서 측정가능한 출력 전압을 만든다(도 1에 도시하지 않음).

도 1에 도시하지 않았지만, 브리지 회로(135)의 출력 전압은 증폭되고, 비교기, 프로세서, 또는 제어 밸브(140)의 동작을 제어하는 다른 제어 회로로 공급된다. MFC(100)는 브리지 회로(135)의 출력 전압을 특정의 질량 유량 속도 설정점과 비교하고, 특정의 설정점을 유지하기 위해 제어 밸브(140)를 조절한다. 브리지 회로(135)의 출력 전압은 열 질량 유량 센서(123)의 출력 전압이라고 언급하기도 한다.

브리지 회로(135)의 입력 (여기) 전압(145)은 센싱 소자(125 및 130) 사이의 온도차에 따라 거의 비례적으로 변화한다. 입력 전압(145)은 열 질량 유량 센서(125)의 입력 전압이라고 언급하기도 한다. 이 실시예에서, 입력 전압(145)은 증폭기 회로(150)로 공급되고, 증폭된 입력 전압(155)은 아날로그 디지털(A/D) 컨버터(160)로 공급된다. A/D 컨버터(160)는 증폭된 입력 전압(155)을 제어 로직(170)에 따라 프로세서(165)에 의해 판독되고 처리되는 디지털 숫자로 변환한다. 일부 실시예에서, 제어 로직(170)은 프로세서(165)의 빌트인(built-in) 플래시 메모리에 저장된다. 통상, 프로세서(165) 및 제어 로직(170)의 기능은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.

제어 로직(170)은 입력 전압(145)을 측정하고, 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 측정된 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절된 입력 전압을 계산하고, 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 되어 있다. 가스의 온도가 알려지면, 일부 실시예에서, 제어 로직(170)은 계산된 가스 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 열 질량 유량 센서(123)의 출력 센서의 온도에 따른 변화를 보상한다. 즉, 일부 실시예에서, 제어 로직(170)은 열 질량 유량 센서(123)에서 도출된 온도 정보에 기초하여 MFC(100)에서 제로 시프트를 보상하도록 되어 있다.

실제로는, 베이스(105)의 온도는 실제로 측정된 것이지만, MFC(100)를 통해 흐르는 가스의 온도와 베이스의 온도간의 차이는 무시할 수 있다는 것이 실험을 통해 나타났다. 따라서, 이 기술은 가스 자체의 온도를 정확하게 측정하는데 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 MFC에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템(200)의 기능 블록도이다. 도 2에서, 전류원(205)은 실질적으로 일정한 전류를, 공지의 휘스톤 브리지와 같은 도 2에 도시된 브리지 회로(135)로 공급한다. 브리지 회로(135)는 소자들이 연결된 4개의 노드(235, 213, 240 및 223)를 포함한다. 이러한 소자들 중에서 2개의 고정 저항성 소자(210 및 215)(각각, R₁ 및 R₂)가 있다. 예시적인 실시예에서, 고정 저항성 소자(210 및 215)는 모두 10 ㏀ 정도 저항이다. 도 1의 센싱 소자(125 및 135)와 관련된 온도 의존 저항이 도 2에 저항(220 및 225)(S₁ 및 S₂)으로서 각각 도시된다. 당업자는 센싱 소자(125 및 130)가 하나의 노드(223)를 공통으로 가진다는 것을 인식할 수 있다.

상술한 바와 같이, 출력 전압(230)은 MFC(100)를 통한 질량 유량 속도를 측정하여 제어 밸브(140)의 동작을 제어하는데 사용된다. 예시적인 실시예에서, 출력 전압(230)은 노드(213)에 대한 노드(223)의 전위이다. 가스 온도의 측정을 위한 열 질량 유량 센서(123)의 입력 전압(145)의 사용에 좀더 집중하기 위해, 출력 전압(230)이 어떻게 증폭되고 처리되는지에 대한 설명은 도 2에 도시되지 않는다.

상술한 바와 같이, 노드(240)에 대한 노드(235)의 전위인 입력 전압(145)은 제어 로직(170)에 의해 MFC(100)에서 가스의 온도를 계산하는데 사용된다. 입력 전압(145)으로부터 가스 온도를 계산하는 것에 대한 자세한 설명은 후술한다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 다른 MFC에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도이다. 305에서, 전류원(205)은 실질적으로 일정한 전류를 열 질량 유량 센서(123)에 공급한다. 310에서, 제어 로직(170)은 열 질량 유량 센서(123)의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압(170)을 얻는다. 315에서, 제어 로직(170)은, MFC(100)를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써, 조절된 입력 전압을 계산한다. 320에서, 제어 로직(170)은 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산한다. 프로세스는 325에서 종료한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MFC에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도이다. 도 4의 실시예에서, 방법은 도 3에 도시된 블록(320)을 통해 진행한다. 405에서, 제어 로직(170)은 320에서 계산된 가스 온도에 기초하여 제로 유량 상태(제로 시프트)에서 열 질량 유량 센서(123)의 출력 전압(230)의 온도에 따른 변화를 보상한다. 410에서, 프로세스는 종료한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MFC에서 가스의 온도를 측정하는 방법의 흐름도이다.

도 5a를 참조하면, 505에서, 전류원(205)은 실질적으로 일정한 전류를 열 질량 유량 센서(123)로 공급한다. 510에서, 제어 로직(170)은 제1 소정의 유량 상태에서 열 질량 유량 센서(123)의 입력 전압(145)을 측정하여 제1 전압 V₁을 얻는다. 일 실시예에서, 제1 소정의 유량 상태는 제로 유량 상태(즉, 어떠한 가스도 MFC(100)를 통해 흐르지 않음)이다. 515에서, 제어 로직(170)은 제2 소정의 유량 상태에서 입력 전압(145)을 측정하여 제2 전압 V₂를 얻는다. 일 실시예에서, 제2 소정의 유량 상태는 최대(100%) 유량 상태이다.

520에서, 제어 로직(170)은 제1 전압에서 제2 전압을 차감하여 전압차 ΔV = V₁ - V₂를 얻는다. 525에서, 제어 로직(170)은 MFC(100)의 베이스(105)가 소정의 상부 온도 T_U에 있을 때 입력 전압(145)을 측정하여 제3 전압 V₃을 얻는다. 일 실시예에서, 소정의 상부 온도는 55℃이다. 530에서, 제어 로직(170)은 MFC(100)의 베이스(105)가 소정의 하부 온도 T_L에 있을 때 입력 전압(145)을 측정하여 제4 전압 V₄를 얻는다. 일 실시예에서, 소정의 하부 온도는 35℃이다.

당업자는 도 5a의 블록(510 내지 530)이 미리 수행될 수 있고 V₁, V₂, V₃, V₄, T_U 및 T_L이 가스 온도를 계산하는데 사용하기 위해 메모리에 저장될 수 있다는 것을 인식할 수 있다.

도 5b를 참조하면, 535에서, 제어 로직(170)은 입력 전압(145)을 측정하여 현재 입력 전압 V_P를 얻는다. 540에서, 제어 로직(170)은 MFC(100)의 현재 동작점에 대응하는 최대 유량의 분류(FMF; fraction of maximum flow)를 결정한다. 예를 들어, MFC(100)가 최대 질량 유량 속도의 80%에서 현재 동작하고 있으면, 최대 유량의 분류 또는 FMF는 0.8이다.

545에서, 제어 로직(170)은 다음과 같은 열 질량 유량 센서(123)에 대한 조절된 입력 전압 V_A를 계산한다.

V_A=V_P+ΔV·(FMF)²

550에서, 제어 로직(170)은 조절된 입력 전압 V_A를 V₃, V₄, T_U 및 T_L에 기초하 여 T_L과 T_U 사이(T_L 및 T_U를 포함)의 대응하는 가스 온도 T_G에 매핑한다. 일 실시예에서, 매핑은 다음과 같은 선형 관계에 따라 수행된다.

T_G=(V_A-V₄)/m+T_L

여기서, m=(V₃-V₄)/(T_U-T_L)이다.

최종으로, 도 5c를 참조하면, 예시적인 실시예에서, 방법은 도 5a에서 블록(530)을 통해 진행하고 도 5b에서 블록(550)을 통해 진행한다. 560에서, 제어 로직(170)은 계산된 가스 온도 T_G에 기초하여 제로 유량 상태, 다른 말로는 제로 시프트에서 열 질량 유량 센서(123)의 출력 전압(230)의 온도에 따른 변화를 보상한다.

예시적인 실시예에서, 질량 유량이 제로일 때 베이스(105)의 온도가 측정되고 기록된다. 온도 T_U에서 제로 유량 상태에서 출력 전압(230) V_ZU, 및 온도 T_L에서 제로 유량 상태에서 출력 전압(230) V_ZL이 측정되고 기록된다. 이미 저장된 V_Z에 다음과 같은 양이 더해지고 새로운 V_Z로서 결과값을 저장함으로써 제로 유량에 대응하는 출력 전압(230) V_Z가 갱신될 수 있다.

(T_G-T_Z)·ρ

여기서, ρ=(V_ZU-V_ZL)/(T_U-T_L)이다.

565에서, 도 5c의 프로세스는 종료한다.

일부 실시예에서, 상기와 같은 계산이 프로세서(165)에 의해 디지털 영역에 서 수행된다. 이러한 실시예에서, 입력 전압(145) 및 출력 전압(230)이 디지털화되고, 상기와 같은 계산이 A/D 컨버터(160)의 "계수"에 의해 수행된다. 예를 들어, 디지털 구현례에서, 상기 주어진 기울기 m은 T_G의 계산에서 섭씨 온도 당 계수에 대응한다. 이와 같이, 디지털 구현례에서, 상기 기울기 ρ는 V_Z의 갱신에서 섭씨 온도 당 계수에 대응한다.

당업자는 A/D 컨버터(160)로 공급되는 증폭된 입력 전압(155)을 적절하게 스케일링하고 충분한 레졸루션(resolution)을 가진 A/D 컨버터(160)를 함으로써 원하는 온도 측정 정확도가 달성될 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 일 실시예에서, 섭씨 온도 당 계수는 5 내지 7의 범위이다. 당업자는 상술한 설명이 섭씨 온도 대신에 화씨 온도로 측정된 온도에 적용될 수 있다는 것을 인식할 수 있다.

일부 디지털 구현례에서, 전압은 다수의 샘플(예를 들어, 100)을 취하여 샘플을 평균함으로써 측정된다.

상술한 온도의 계산에 대한 가스 압력의 변화의 효과는 롱타임(long-time) 필터를 사용하여 수정될 수 있다. 환경 상태에 기인한 베이스(105)의 온도의 변화는, 예를 들어, 5 내지 10 초의 시정수(time constant)를 가지는 롱타임 필터를 사용함으로써 보상될 수 있다.

결론적으로, 본 발명은 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법 및 장치를 제공한다. 당업자는 본 발명, 본 발명의 사용 및 본 발명의 구성에서 다수의 변화예 및 대체예가 상술한 실시예에 의해 달성되는 것과 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있다는 것을 용이하게 인식할 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 예시적인 형태에 한정되는 것은 아니다. 다수의 변화, 변형 및 대체 구성이 청구범위에 표현된 바와 같은 개시된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있을 수 있다.

Claims

실질적으로 일정한 전류를 질량 유량 제어기의 열 질량 유량 센서로 공급하는 단계로서, 상기 열 질량 유량 센서는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 단계;

상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻는 단계로서, 상기 입력 전압은 상기 열 질량 유량 센서의 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도 차이에 따라 변화하는 단계;

상기 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써, 조절된 입력 전압을 계산하는 단계; 및

상기 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

계산된 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 열 질량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 입력 전압은 아날로그 디지털 컨버터로 공급되고, 상기 현재 입력 전압 은 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력으로부터 디지털 숫자로서 얻어지는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절된 입력 전압을 계산하는 단계는,

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻는 단계 전에, 제1 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻고, 제2 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻는 단계;

상기 제1 전압에서 제2 전압을 차감하여 전압차를 얻는 단계;

상기 질량 유량 제어기의 현재 동작점에 대응하는 최대 유량의 분류를 결정하는 단계; 및

상기 현재 입력 전압에 전압차와 최대 유량의 분류의 제곱의 곱을 더함으로써 조절된 입력 전압을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제4항에 있어서,

상기 제1 소정의 유량 상태는 제로 유량 상태이고, 제2 소정의 유량 상태는 최대 유량 상태인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하는 단계는,

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻기 전에, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 상부 온도에 있을 때 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻고, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 하부 온도에 있을 때 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻는 단계; 및

상기 제1 전압, 제2 전압, 소정의 상부 온도 및 소정의 하부 온도에 기초하여 상기 조절된 입력 전압을 소정의 상부 온도와 하부 온도 사이의 온도에 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제6항에 있어서,

매핑은 선형인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
실질적으로 일정한 전류를 질량 유량 제어기의 열 질량 유량 센서로 공급하는 단계로서, 상기 열 질량 유량 센서는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있고, 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 상기 열 질량 유량 센서의 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도 차이에 따라 변화하는 단계;

제1 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻는 단계;

제2 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻는 단계;

상기 제1 전압에서 제2 전압을 차감하여 전압차를 얻는 단계;

상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 상부 온도에 있을 때 상기 입력 전압을 측정하여 제3 전압을 얻는 단계;

상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 하부 온도에 있을 때 상기 입력 전압을 측정하여 제4 전압을 얻는 단계;

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻는 단계;

상기 질량 유량 제어기의 현재 동작점에 대응하는 최대 유량의 분류를 결정하는 단계;

상기 현재 입력 전압에 전압차와 최대 유량의 분류의 제곱의 곱을 더함으로써 조절된 입력 전압을 계산하는 단계; 및

상기 제1 전압, 제2 전압, 소정의 상부 온도 및 소정의 하부 온도에 기초하여 상기 조절된 입력 전압을 소정의 상부 온도와 하부 온도 사이의 온도에 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 현재 가스 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 상기 열 질량 유량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 제1 소정의 유량 상태는 제로 유량 상태이고, 상기 제2 소정의 유량 상태는 최대 유량 상태인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 방법.
한 쌍의 센싱 소자를 포함하고, 질량 유량 제어기를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 열 질량 유량 센서로서, 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 상기 열 질량 유량 센서의 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도차에 따라 변화하는 열 질량 유량 센서;

실질적으로 일정한 전류를 상기 열 질량 유량 센서로 공급하도록 구성된 전류원; 및

상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻고, 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절된 입력 전압을 계산하고, 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 구성되는 제어 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 제어 로직은 계산된 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 열 질량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 입력 전압을 증폭하여 증폭된 입력 전압을 만드는 증폭기; 및

증폭된 입력 전압을 디지털 숫자로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 열 질량 유량 센서는,

가스가 상기 열 질량 유량 제어기를 통해 흐를 때 가스의 실질적으로 일정한 부분이 흐르는 튜브;

상기 튜브를 따라 제1 및 제2 위치에서 상기 튜브의 외부 둘레로 감긴 제1 및 제2 저항 온도계 소자; 및

제1, 제2, 제3 및 제4 노드를 가지는 브리지 회로로서, 제1 소정의 저항성 요소가 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 제2 소정의 저항성 요소가 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 저항 온도계 소자가 상기 제1 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 저항 온도계 소자가 상기 제4 노드와 제3 노드 사이에 연결되는 브리지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 제3 노드가 소정의 기준 전위에 있고, 상기 입력 전압이 상기 제3 노드에 대해 제1 노드에서 측정되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 조절된 입력 전압을 측정함에 있어, 상기 제어 로직은,

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻기 전에 제1 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻고, 상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻기 전에 제2 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻고, 상기 제1 전압에서 제2 전압을 차감하여 전압차를 얻고, 상기 질량 유량 제어기의 현재 동작점에 대응하는 최대 유량의 분류를 결정하고, 상기 현재 입력 전압에 전압차와 최대 유량의 분류의 제곱의 곱을 더함으로써 조절된 입력 전압을 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제16항에 있어서,

상기 제1 소정의 유량 상태는 제로 유량 상태이고, 상기 제2 소정의 유량 상태는 최대 유량 상태인 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 가스의 온도를 계산함에 있어, 상기 제어 로직은,

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻기 전에, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 상부 온도에 있을 때 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻고,

상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻기 전에, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 하부 온도에 있을 때 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻고,

상기 제1 전압, 제2 전압, 소정의 상부 온도 및 하부 온도에 기초하여 상기 조절된 입력 전압을 상기 소정의 상부 온도와 하부 온도 사이의 온도에 매핑하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제18항에 있어서,

상기 제어 로직은 상기 조절된 입력 전압을 상기 소정의 하부 온도와 상부 온도 사이의 온도에 선형적으로 매핑하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에 서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제11항에 있어서,

상기 제어 로직은 프로세서에 의해 실행가능한 저장된 프로그램 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
질량 유량 제어기를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있는 열 질량 유량 센서로서,

가스가 상기 열 질량 유량 센서를 통해 흐를 때 상기 가스의 실질적으로 일정한 부분이 흐르는 튜브;

상기 튜브를 따라 제1 및 제2 위치에서 상기 튜브의 외부 둘레로 감긴 제1 및 제2 저항 온도계 소자; 및

제1, 제2, 제3 및 제4 노드를 가지는 브리지 회로로서, 제1 소정의 저항성 요소가 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되고, 제2 소정의 저항성 요소가 상기 제2 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 저항성 온도계 소자는 상기 제1 노드와 제4 노드 사이에 연결되고, 상기 제2 저항성 온도계 소자는 제4 노드와 제3 노드 사이에 연결되고, 상기 제3 노드에 대해 제1 노드에서 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 상기 제1 저항성 온도계 소자와 제2 저항성 온도계 소자 사이의 온도차에 따라 변화하는 브리지 회로를 포함하는 열 질량 유량 센서;

실질적으로 일정한 전류를 상기 열 질량 유량 센서로 공급하도록 되어 있는 전류원;

제1 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제1 전압을 얻고, 제2 소정의 유량 상태에서 입력 전압을 측정하여 제2 전압을 얻고, 상기 제1 전압에서 제2 전압을 차감하여 전압차를 얻고, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 상부 온도에 있을 때 상기 입력 전압을 측정하여 제3 전압을 얻고, 상기 질량 유량 제어기의 베이스가 소정의 하부 온도에 있을 때 상기 입력 전압을 측정하여 제4 전압을 얻고, 상기 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻고, 상기 질량 유량 제어기의 현재 동작점에 대응하는 최대 유량의 분류를 결정하고, 상기 현재 입력 전압에 전압차와 최대 유량의 분류의 제곱의 곱을 더함으로써 조절된 입력 전압을 계산하고, 상기 제3 전압, 제4 전압, 소정의 상부 온도 및 소정의 하부 온도에 기초하여 상기 조절된 입력 전압을 소정의 상부 온도와 하부 온도 사이의 온도에 매핑하도록 되어 있는 제어 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제21항에 있어서,

상기 제어 로직은, 상기 현재 가스 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 상기 열 질량 유량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
제21항에 있어서,

상기 입력 전압을 증폭하여 증폭된 입력 전압을 만드는 증폭기; 및

상기 증폭된 입력 전압을 디지털 숫자로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기에서 가스의 온도를 측정하는 온도 측정 서브시스템.
질량 유량 제어기를 통해 흐르는 가스의 질량 유량 속도를 측정하도록 되어 있고, 한 쌍의 센싱 소자를 포함하는 열 질량 유량 센서로서, 상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압이 한 쌍의 센싱 소자 사이의 온도차에 따라 변화하는 열 질량 유량 센서;

실질적으로 일정한 전류를 상기 열 질량 유량 센서로 공급하도록 구성되는 전류원;

가스가 흐를 수 있는 주 흐름 및 센서 경로를 포함하는 바이패스;

상기 바이패스를 통해 가스의 질량 유량 속도를 제어하는 제어 밸브;

상기 열 질량 유량 센서에 의해 측정된 가스의 질량 유량 속도를 소정의 설정점과 비교하고, 상기 제어 밸브를 조절하여 상기 가스의 질량 유량 속도를 상기 소정의 설정점에 유지시키도록 구성되는 질량 유량 제어 로직; 및

상기 열 질량 유량 센서의 입력 전압을 측정하여 현재 입력 전압을 얻고, 상기 가스의 질량 유량 속도에 의존적인 현재 입력 전압의 성분을 산출함으로써 조절 된 입력 전압을 계산하고, 조절된 입력 전압에 기초하여 가스의 온도를 계산하도록 구성되는 온도 측정 제어 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.
제24항에 있어서,

상기 온도 측정 제어 로직은, 상기 현재 가스 온도에 기초하여 제로 유량 상태에서 상기 열 질량 유량 센서의 출력 전압의 온도에 따른 변화를 보상하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 질량 유량 제어기.