KR20160025002A - 피드-포워드 조정을 사용하여 유동 비율 제어기를 제어하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

피드-포워드 조정을 사용하여 유동 비율 제어기를 제어하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

프로세싱 디바이스는 복수의 초기 유동 세트포인트 커맨드들을 결정하고, 복수의 세트포인트 커맨드들 각각은 복수의 밸브들 중 하나에 대응하고, 프로세싱 디바이스는 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각을 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송한다. 프로세싱 디바이스는, 조정을 요구하는 유동 조건에 대해 복수의 밸브들을 모니터링한다. 유동 조건을 검출할 시에, 프로세싱 디바이스는, 이전의 세트포인트들에 기초하여, 조정을 예측하고, 예측된 조정에 기초하여, 복수의 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들을 결정하고, 복수의 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들 각각은 복수의 밸브들 중 하나에 대응한다. 그 후에, 프로세싱 디바이스는 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각을 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송한다.

Description

피드-포워드 조정을 사용하여 유동 비율 제어기를 제어하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING A FLOW RATIO CONTROLLER USING FEED-FORWARD ADJUSTMENT}
[0001] 본 개시의 실시예들은 유동 비율 제어기(flow ratio controller)들에 관한 것이고, 더 상세하게는, 질량 유동 제어기(mass flow controller)들의 관리에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱 챔버들을 위한 가스 전달 시스템들은, 다중-주입 포인트 또는 공유된 챔버 아키텍처들에서 혼합 비율 정확성, 반복성, 및 재현성(reproducibility)을 개선하기 위해, 유동 분할(flow splitting) 방법들을 활용한다. 유동 분할은, 다수의 애플리케이션들에서 가스 전달 시스템의 비용들을 상당히 감소시킬 수 있다. 유동 비율 제어기(FRC)는 효과적인 유동 분할 디바이스일 수 있지만, 일반적으로 매우 복잡하다.
[0003] FRC들은, 프로세스 챔버에서의 상이한 구역들에 가스 또는 가스 혼합물들을 분배하기 위해, 반도체 산업들에서 널리 사용된다. 그러나, FRC들은 종종, 대칭적인 과도적인(transient) 유동을 희생시키면서, 가능한 가장 빠른 방식으로 바람직한(desired) 새로운 세트포인트들을 달성하기 위해 비-대칭적인 조건을 생성하는 알고리즘들을 활용한다. 부가적으로, FRC들은 종종, 유동 범위 및 채널들의 수에서 제한되어, 고 비용들을 초래하지 않는 확장성(scalability)이 방지된다. 추가로, 제어 아키텍처가 디바이스 내에 포함되어, 디바이스는 사용 현장(point of use) 제어로 제한된다.
[0004] 본 개시는, 유사한 레퍼런스들이 유사한 엘리먼트들을 표시하는 첨부 도면들의 도면들에서, 제한이 아닌 예로서 예시된다. 본 개시에서 "하나의" 또는 "일" 실시예에 대한 상이한 언급들이 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니고, 그러한 언급들은 적어도 하나를 의미한다는 것이 유의되어야 한다.
[0005] 도 1은, 일 실시예에 따른, 아날로그 연결을 통해 다-채널 질량 유동 제어 장치에 커플링된 피드백 구동형 유동 제어 모듈을 활용하는 유동 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
[0006] 도 2는, 유동 제어 모듈의 일 실시예의 블록도이다.
[0007] 도 3은, 피드백 구동형 유동 제어를 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0008] 도 4는, 유동 제어 세트포인트들을 결정하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0009] 도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 고속 이더캣(Ethercat) 연결을 통해 다-채널 질량 유동 제어 장치에 커플링된 피드-포워드 구동형 유동 제어 모듈을 활용하는 유동 제어 시스템을 예시하는 블록도이다.
[0010] 도 6은, 밸브 제어 모듈의 일 실시예의 블록도이다.
[0011] 도 7은, 피드-포워드 구동형 유동 제어를 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다.
[0012] 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 MFC 디바이스들을 사용하는 4-채널 유동 비율 제어기에 대한 과도적인 유동의 그래프 표현을 예시한다.
[0013] 도 9는, 본원에서 설명되는 동작들 중 하나 또는 그 초과를 수행할 수 있는 컴퓨터 시스템의 블록도를 예시한다.
[0014] 본 개시의 실시예들은, 2개 또는 그 초과의 질량 유동 제어기(MFC) 디바이스들의 어레이를 사용하는 다-채널 유동 비율 제어기(FRC)를 조절하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. MFC 디바이스들은 서로에 대해 병렬로 동작하고, 채널 당 하나의 MFC로, 유동 비율 제어기 채널들을 구성한다. MFC 디바이스들의 어레이는 가스 공급부로부터 가스를 수신하고, 그 가스를, 가스 챔버, 또는 가스 챔버 내의 특정된 구역들을 향하여 지향시킨다. MFC 디바이스는 임의의 적합한 산업 표준 질량 유동 제어기일 수 있다. MFC 디바이스들의 어레이는, 개별적인 MFC 디바이스들로의 그리고 그로부터의 신호들을 프로세싱하는 유동 비율 제어 시스템에 의해 관리된다. 신호들은, 각각의 개별적인 MFC에 대한 밸브 포지션뿐만 아니라, 총 유량을 표시하는 전압 측정들을 포함할 수 있다. 유동 비율 제어 시스템은, 이러한 측정들을, 프로세싱을 위해 제어 서버에 전송(send)한다. 제어 서버는 어레이에서의 각각의 개별적인 MFC로부터 측정들을 수신하고, 어레이를 통하는 가스의 전체 유동에 대한 임의의 변화들을 구현하기 위해, 제어 알고리즘을 실행한다.
[0015] 종래의 FRC들과 다르게, 실시예들은, 약 10 sccm(standard cubic centimeters per minute) 내지 약 200 slm(standard liters per minute)의 유동 범위에 걸쳐, 임의의 수의 채널들로 용이하게 확장 가능하여, 가스 패널 설계의 자유를 허용한다. 유동 세트 포인트들을 변경하는 경우에 비-대칭적인 유동 조건들을 생성하는 FRC들과 다르게, 실시예들은, 더 낮은 비용으로, 본질적으로 안정적이고 채널들에 걸쳐 대칭적인 제어를 제공한다. 실시예들은, 밸브들이 가능한 개방되게 유지하면서, 유동 조정들 동안의 압력 강하가 최소화되도록, 채널들에 걸친 총 가스 유동을 분할한다.
[0016] 본원에서 "약" 및 "대략"이라는 용어들이 사용되는 경우에, 이들은, 제시되는 공칭(nominal) 값이 ± 10 % 내에서 정확한 것을 의미하도록 의도된다. 부가적으로, 본원에서 "레시피"라는 용어가 사용되는 경우에, 이는, 바람직한 총 유동을 달성하기 위해, MFC 어레이에 걸쳐 분산된(spread) 유동 및/또는 밸브 세트포인트들의 특정한 조합을 지칭하도록 의도된다. 유사하게, "레시피 제어 알고리즘"이라는 용어는, 미리 결정된 유동 "레시피"를 유지하는데 있어서 책임이 있는 프로세싱 로직을 지칭하도록 의도된다.
[0017] 일 실시예에서, MFC 어레이는 유동 세트포인트 모드에서 구동될 수 있고, 유동 세트포인트 모드에서, 시스템은, 각각의 통신 사이클마다, 유동 세트포인트 커맨드(command)를 각각의 MFC에 전송한다. 유동 세트포인트 커맨드는, 유동 비율, 측정된 총 유동, 및 MFC 밸브 전압의 함수이다. 유동 비율 제어 시스템은 각각의 MFC로부터의 유동 및 밸브 전압을 평가한다. 이러한 정보는 제어 서버에 전송될 수 있고, 제어 서버에서, 실시간 폐쇄형 피드백 루프로 각각의 MFC에 대해, 업데이트된 유동 세트포인트가 계산된다. 실시예들에서, 유동 비율 제어 시스템은, 아날로그 연결을 통해, 각각의 MFC에 커맨드들을 전송하고, 각각의 MFC로부터 신호들을 수신한다. 실시예들에서, 유동 비율 제어 시스템은, 아날로그 대 디지털 인터페이스를 통하여, 디지털 연결을 통해, 실시간 시스템과 통신한다. 일 실시예에서, 디지털 연결은 고속 이더캣 연결일 수 있다.
[0018] 다른 실시예에서, MFC 어레이는 피드-포워드(feed-forward) 제어 모드에서 구동될 수 있다. 이러한 실시예에서, 어레이에서의 MFC들은, 아날로그 대 디지털 인터페이스에 대한 필요성 없이, 고속 이더캣 연결과 같은 직접적인 디지털 연결을 지원할 수 있다. 디지털 연결의 사용은, 제어 서버와 유동 비율 제어 시스템 사이에서 더 많은 양의 데이터 및 제어 측정들을 전송 및 수신하는 능력을 제공할 수 있다. 따라서, 유동 비율 제어 시스템은, 훨씬 더 신속하게 그리고 훨씬 더 높은 정확성으로, 제어 서버와 통신할 수 있다. 실시예들에서, 유동 비율 제어 시스템으로부터 유동 및 전압 정보를 수신한 후에, 제어 서버는, 폐쇄형 피드백 루프로부터 벗어날 수 있고, MFC들 각각에 커맨드들을 직접적으로 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 서버는, 제어 서버에서의 피드백 제어 로직을 바이패싱(bypassing)하면서, 고정된 MFC 유동 세트포인트를 각각의 MFC에 직접적으로 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 서버는 MFC 밸브 포지션 세트포인트를 각각의 MFC에 직접적으로 전송할 수 있다.
[0019] 피드-포워드 실시예들에서, 유동 비율 제어 시스템에 의해 사용된 이전의 세트포인트들은 데이터 저장부에 저장될 수 있다. 제어 서버는, 유동 비율 제어 시스템 내에서 조우되는 특정한 유동 조건들에 대한 교정된 유동 및/또는 밸브 세트 포인트들을 예측하기 위해, 데이터 저장부를 사용할 수 있다. 과거에 조우되었을 수 있는 불안정적인 유동 조건들이 검출되는 경우에, 제어 서버는, 이전의 조건을 교정하기 위해 성공적으로 구현되었던 세트포인트를 선택할 수 있다. 그 후에, 제어 서버는, 피드백 제어 로직에 액세스하지 않고, 업데이트된 세트포인트 커맨드를 MFC 어레이에 직접적으로 전송할 수 있다. 예컨대, 프로세스 레시피 단계가 MFC 어레이 내에서 과도적인 유동 불안정성을 야기하는 경우에, 문제를 교정하기 위해 각각의 채널에 대해 사용된 유동 세트포인트들이 데이터 저장부에 세이브될(saved) 수 있고, 미래에 조우되는 유사한 불안정성들을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 추후의 시간에, 동일한 또는 유사한 유동 불안정성이 조우되는 경우에, 제어 서버는, 유동 교정을 야기할 일련의 유동 세트포인트들을 예측하기 위해, 데이터 저장부에 액세스할 수 있다.
[0020] 도 1은, 아날로그 연결을 통해 다-채널 질량 유동 제어 장치에 커플링된 피드백 구동형 유동 제어 모듈을 활용하는 유동 제어 시스템(100)을 예시하는 블록도이고, 유동 제어 시스템(100)에서, 본원에서 설명되는 실시예들이 동작할 수 있다. 유동 제어 시스템(100)은 사용자 인터페이스(105), 제어 서버(110), 유동 비율 제어 시스템(125), 및 MFC 어레이(140)를 포함할 수 있다. 제어 서버(110)는, 아날로그 대 디지털 통신을 제공하는 아날로그 대 디지털 인터페이스(120)를 통해 유동 비율 제어 시스템(125)에 커플링될 수 있다. 유동 비율 제어 시스템(125)은, 질량 유동 제어기들(MFC(140-1) 내지 MFC(140-n))의 어레이로부터 아날로그 신호들을 수신할 수 있고, 질량 유동 제어기들(MFC(140-1) 내지 MFC(140-n))의 어레이에 아날로그 신호들을 전송할 수 있고, 여기에서, n은, 임의의 실시예에서의 질량 유동 제어기들의 총 수를 표현한다. 예컨대, 일 실시예에서, 질량 유동 제어기들의 총 수는 2개일 수 있다. 다른 실시예에서, 질량 유동 제어기들의 총 수는 10개일 수 있다. MFC(140-1) 내지 MFC(140-n) 각각은 가스 공급부(145)로부터 가스의 입력 유동(146)을 수신하고, 챔버들(150)로 지향되는 가스의 출력 유동(147)을 산출한다.
[0021] 사용자 인터페이스(105), 제어 서버(110), 및 유동 비율 제어 시스템(125)은, 서버 컴퓨터들, 게이트웨이 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 모바일 통신 디바이스들, 휴대폰(cell phone)들, 스마트 폰들, 핸드-헬드(hand-held) 컴퓨터들, 또는 유사한 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 임의의 타입의 컴퓨팅 디바이스에 의해 개별적으로 호스팅될(hosted) 수 있다. 대안적으로, 사용자 인터페이스(105), 제어 서버(110), 및 유동 비율 제어 시스템(125)의 임의의 조합이, 서버 컴퓨터들, 게이트웨이 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 모바일 통신 디바이스들, 휴대폰들, 스마트 폰들, 핸드-헬드 컴퓨터들, 또는 유사한 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 단일 컴퓨팅 디바이스 상에서 호스팅될 수 있다.
[0022] 사용자 인터페이스(105)는, 사용자로 하여금 제어 서버(110)에 입력을 제공할 수 있게 하기 위한 상이한 기능성으로 다양하게 구성될 수 있다. 부가적으로, 사용자 인터페이스(105)는, 제어 서버(110)의 상태에 관하여, 사용자에게 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스(105)는, 바람직한 총 유동 레시피, 현재의 총 유동 판독들, 임의의 MFC에 대한 개별적인 에러들, MFC 어레이에 대한 총 에러, 또는 이들의 임의의 조합을 디스플레이할 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스(105)는, MFC 어레이(140)를 통하는 유동 동작들을 종료시키기 위해 사용될 수 있다.
[0023] 제어 서버(110)는, MFC 어레이(140) 중 임의의 것 또는 모두의 상태에 관하여 유동 비율 제어 시스템(125)으로부터 수신된 피드백에 기초하여, 유동 레시피의 구현 및 조정을 위한 리소스 집중적인 알고리즘(resource intensive algorithm)들을 실행할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 서버(110)는 유동 제어 모듈(115)을 포함할 수 있다.
[0024] 유동 제어 모듈(115)은, 유동 레시피의 임의의 또는 모든 컴포넌트들의 계산에 수반되는 프로세싱을 핸들링(handle)할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 제어 모듈(115)은, 유동 비율 제어 시스템(125)에 의해 제어되는 각각의 MFC(140)에 유동 세트포인트 커맨드를 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 MFC에 대한 유동 세트포인트 커맨드는, 유동 퍼센티지, 초기 총 유동 측정, 및 초기 밸브 전압 측정에 기초할 수 있다. 그 후에, 각각의 MFC로부터의 유동 및 밸브 전압 판독들(또는 측정들)이 유동 제어 모듈(115)로 되돌려 전송될 수 있고, 유동 제어 모듈(115)에서, 유동 레시피가 평가된다. 그 후에, 실시간 폐쇄형 피드백 루프로 각각의 MFC에 대해, 업데이트된 유동 세트포인트가 계산될 수 있다. 그 후에, 업데이트된 유동 세트포인트는, MFC 어레이(140)에서의 개별적인 MFC들을 조정하기 위해, 유동 비율 제어 시스템(125)에 전송될 수 있다.
[0025] 제어 서버(110)는, 아날로그 대 디지털 인터페이스(120)에 커플링된 고속 디지털 연결을 통해, 유동 비율 제어 시스템(125)과 통신할 수 있다. 몇몇 MFC 기술은 아날로그 신호 입력 및 출력만을 지원하지만, 제어 서버(110)는, 이더캣과 같은 고속 연결들을 통해 디지털 입력 및 출력을 지원할 수 있다. 아날로그 대 디지털 인터페이스(120)는, 제어 서버(110)와 아날로그 MFC 어레이(140) 사이의 연결성(connectivity)을 제공한다. 일 실시예에서, 아날로그 대 디지털 인터페이스(120)는, 고 분해능(resolution) 아날로그-대-디지털 및 디지털-대-아날로그 변환을 활용하여, 아날로그 입력 및 출력을 이더캣 입력 및 출력으로 번역하는 CIOC 인터페이스일 수 있다.
[0026] 유동 비율 제어 시스템(125)은, MFC 어레이(140)에서의 MFC들 각각의 밸브 포지션들 및 유동 판독들의 측정에 수반되는 프로세싱을 핸들링할 수 있다. 유동 비율 제어 시스템(125)은 유동 판독 모듈(130) 및 밸브 포지션 모듈(135)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 판독 모듈(130)은 MFC 어레이(140)에서의 각각의 개별적인 MFC로부터 밸브 전압 판독을 수신하고, 밸브 전압 판독은 그 개별적인 MFC의 총 유동을 표시한다. 그 후에, 유동 판독 모듈(130)은, 레시피 제어 알고리즘에서 사용되도록, 총 유동 판독을 제어 서버(110)에 전송한다. 일 실시예에서, 밸브 포지션 모듈(135)은 MFC 어레이(140)에서의 각각의 MFC로부터 전압 판독을 수신하고, 전압 판독은 그 개별적인 MFC의 밸브 포지션을 표시한다. 그 후에, 밸브 포지션 모듈(135)은, 레시피 제어 알고리즘에서 사용되도록, 밸브 포지션 판독을 제어 서버(110)에 전송한다.
[0027] 부가적으로, 유동 비율 제어 시스템(125)은 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(140)에서의 MFC들 각각에 전송할 수 있다. 유동 제어 모듈(115)이 유동에서의 변화가 요구된다고 결정하는 경우에, 제어 서버(110)는, 유동 비율 제어 시스템(125)을 통해, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(140)에 전송할 수 있다. 유사하게, 유동 제어 모듈(115)이 밸브 포지션에서의 변화가 요구된다고 결정하는 경우에, 제어 서버(110)는, 유동 제어 비율 시스템(125)을 통해, 업데이트된 밸브 포지션 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(140)에 전송할 수 있다.
[0028] 도 2는, 도 1의 유동 제어 모듈(115)에 대응할 수 있는 유동 제어 모듈(200)의 일 실시예의 블록도이다. 유동 제어 모듈(200)은, 타겟 세트포인트 모듈(210), 에러 모듈(215), 총 유동 모듈(220), 및 세트포인트 업데이트 모듈(225) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 부가적으로, 유동 제어 모듈(200)은 유동 판독 데이터(230) 및 밸브 포지션 데이터(235)를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(240)을 송신할 수 있다.
[0029] 타겟 세트포인트 모듈(210)은, MFC 어레이(140)의 각각의 MFC에 대한 밸브 전압에 대한 레퍼런스 임계치(reference threshold)를 결정하도록 구성된다. 레퍼런스 임계치는 타겟 밸브 전압을 표현하고, 각각의 MFC 밸브는, 과도적인 유동들 동안에 압력 강하들이 최소화되도록, 타겟 밸브 전압까지 구동될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 세트포인트 모듈(210)은, 밸브가 가능한 많이 개방되는 포인트를 표현하는 세트포인트를 활용하고, 타겟 레퍼런스 임계치가 달성될 때까지, 그 세트포인트를 감소시킨다. 일 실시예에서, 타겟 세트포인트 모듈(210)은 타겟 전압을 계산하고, 그 값을 Vmax로서 표현한다.
[0030] 에러 모듈(215)은, 세트포인트 모듈(210)로부터의 타겟 전압(Vmax)과 MFC 어레이(140)에서의 각각의 MFC의 개별적인 밸브 전압 사이의 차이를 결정하도록 구성된다. MFC 어레이(140)에서의 각각의 MFC의 개별적인 밸브 전압은, 도 1로부터의 유동 비율 제어 시스템(125)으로부터 밸브 포지션 데이터(235)로서 수신될 수 있다.
[0031] 에러 모듈(215)은 값 dVi = Vimax - Vi를 계산하고, 여기에서, i는 MFC 어레이에서의 특정한 MFC를 표현하고, Vimax는 그 MFC에 대한 Vmax를 표현하고, Vi는 그 MFC에 대한 실제 전압을 표현한다. dVi 값이 포지티브(positive)인 경우에(즉, 실제 밸브 전압이 최대 임계치 미만인 경우에), dVi 값은 그 MFC에 대한 에러를 표현한다. dVi 값이 네거티브(negative)인 경우에(즉, 실제 밸브 전압이 최대 임계치를 초과하는 경우에), 에러 모듈(215)은 dVi의 함수로서 에러를 계산한다. 함수를 활용하는 것은, 더 높은 레이트에서 밸브를 다시 구동시키기 위해, 에러가 지수적으로(exponentially) 더 크게 되도록, 에러 인자에 부가적인 가중치(weight)를 부가하는 것을 허용한다. 다양한 실시예들에서, 함수는, 비례 인자(proportional factor), 지수 인자(exponential factor), 또는 다항 인자(polynomial factor)를 사용할 수 있다.
[0032] 그 후에, 에러 모듈(215)은, MFC 어레이에 대한 총 에러를 결정하기 위해, MFC 어레이에서의 MFC들에 대한 Vimax 값들을 합산한다. 일 실시예에서, 에러는 e로서 표현될 수 있다.
[0033] 총 유동 모듈(220)은, MFC 어레이에서의 MFC들에 대한 바람직한 총 유동을 결정하도록 구성된다. 총 유동 모듈(220)은 먼저, MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 이득(gain)을 계산한다. 일 실시예에서, 총 이득은 P로서 표현된다. 총 이득은, MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 유동 판독들의 비율로서 결정된다. 총 유동 모듈(220)은 이득 테이블을 채용할 수 있고, 이득 테이블로부터, 총 유동 모듈(220)은, 특정한 시점에서의 실제 비율 및 실제 유동의 함수로서 실제 이득을 보간(interpolate)한다. 일 실시예에서, MFC 어레이에서의 MFC들의 총 유동은, 도 1로부터의 유동 비율 제어 시스템(125)으로부터 유동 판독 데이터(230)로서 수신될 수 있다. 일 실시예에서, 총 유동은 QRd로서 표현된다. 그 후에, 총 유동 모듈(220)은, 에러 모듈(215)에서 계산된 에러와 QRd의 곱으로서 바람직한 총 유동을 계산한다. 일 실시예에서, 바람직한 총 유동은 Q-tot로서 표현된다. 따라서, Q-tot = QRd * e이다. 일 실시예에서, 총 유동은 MFC 어레이에서 사용되는 MFC 디바이스들에 대한 최대 값을 초과할 수 없다.
[0034] 세트포인트 업데이트 모듈(225)은, 기존의 유동 조건들을 바람직한 총 유동과 비교하는 것에 기초하여, MFC 어레이(140)에서의 각각의 MFC에 대한 새로운 세트포인트를 결정하도록 구성된다. 세트포인트 업데이트 모듈(225)은, 총 유동 모듈(220)로부터의 바람직한 총 유동(Q-tot)을, MFC 어레이에서의 각각의 MFC에 대한 미리-정의된 세트포인트 비율과 승산한다. 예컨대, MFC 어레이가, 각각 10 %, 20 %, 30 %, 및 40 %의 유동 비율들을 갖는 4개의 MFC들로 구성되는 경우에, 세트포인트 업데이트 모듈(225)은, 4개의 MFC들 각각에 대한 새로운 세트포인트를 결정하기 위해, 총 유동 모듈(220)에서 도출된 Q-tot를, 4개의 MFC들 각각에 대한 비율과 승산할 것이다. 일 실시예에서, 그 후에, 세트포인트 업데이트 모듈(225)은, 업데이트된 세트포인트들을, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(240)로서, MFC 어레이에서의 MFC들에 전송할 수 있다.
[0035] 도 3은, 피드백 구동형 유동 제어를 위한 방법(300)의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 방법(300)은, 하드웨어(예컨대, 회로, 전용 로직, 프로그래머블 로직, 마이크로코드 등), 소프트웨어(예컨대, 프로세싱 디바이스 상에서 실행되는 명령들), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 방법(300)은 도 1의 유동 제어 모듈(115)에 의해 수행된다.
[0036] 방법(300)의 블록(301)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이(140)에 대한 초기 세트포인트 커맨드들을 결정한다. 일 실시예에서, 이는, 도 2의 타겟 세트포인트 모듈(210)에 의해 수행될 수 있다. 블록(302)에서, 프로세싱 로직은 초기 세트포인트 커맨드들을 시스템 내의 밸브들에 전송한다. 일 실시예에서, 밸브는, 도 1의 MFC 어레이(140)에서의 단일 MFC 디바이스이다. 블록(303)에서, MFC 어레이에서의 각각의 MFC에 의해 세트포인트 커맨드들이 프로세싱되면, 프로세싱 로직은 밸브들로부터 피드백을 수신한다.
[0037] 블록(304)에서, 프로세싱 로직은, 각각의 MFC에 대한 타겟 세트포인트가 달성되었는지를 결정한다. 블록(304)에서, 프로세싱 로직이 타겟 세트포인트가 달성되었다고 결정하는 경우에, 방법은, MFC들로부터 피드백을 다시 수신하기 위해, 블록(303)으로 리턴(return)한다. 그렇지 않은 경우에, 방법은 블록(305)으로 계속되고, 프로세싱 로직은, 블록(303)에서 수신된 피드백에 기초하여, 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 결정한다. 일 실시예에서, 블록(305)은, 도 2의 에러 모듈(215), 총 유동 모듈(220), 및 세트포인트 업데이트 모듈(225) 중 모두 또는 임의의 것의 조합에 의해 수행될 수 있다.
[0038] 블록(306)에서, 프로세싱 로직은 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 밸브들에 전송한다. 일 실시예에서, 블록(306)은, 도 2의 세트포인트 업데이트 모듈(225)에 의해, 도 2의 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(240)로서 커맨드들을 전송하여 수행될 수 있다. 블록(307)에서, 프로세싱 로직은 유동을 종료시킬지를 결정한다. 예컨대, 사용자는, 예컨대, 도 1의 사용자 인터페이스(105)를 통해, 유동을 종료시키도록 커맨드를 입력할 수 있다. 블록(307)에서, 프로세싱 로직이, 유동이 종료되어야 한다고 결정하는 경우에, 방법은 종료된다. 그렇지 않은 경우에, 방법은, MFC들로부터 피드백을 다시 수신하기 위해, 블록(303)으로 리턴한다.
[0039] 도 4는, 유동 제어 세트포인트들을 결정하기 위한 방법(400)의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 방법(400)은, 하드웨어(예컨대, 회로, 전용 로직, 프로그래머블 로직, 마이크로코드 등), 소프트웨어(예컨대, 프로세싱 디바이스 상에서 실행되는 명령들), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 방법(400)은 도 1의 유동 제어 모듈(115)에 의해 수행된다.
[0040] 방법(400)의 블록(401)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이의 각각의 밸브에 대한 타겟 세트포인트를 결정한다. 일 실시예에서, 블록(401)은 도 2의 타겟 세트포인트 모듈(210)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 타겟 세트포인트 모듈은, 밸브가 가능한 많이 개방되는 포인트를 표현하는 세트포인트를 활용할 수 있고, 타겟 레퍼런스 임계치가 달성될 때까지, 그 세트포인트를 감소시킬 수 있고, 여기에서, 타겟 세트포인트는 Vmax로서 표현되는 전압이다.
[0041] 블록(402)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 에러 값을 계산한다. 일 실시예에서, 블록(402)은 도 2의 에러 모듈(215)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 타겟 전압(Vmax)과 각각의 MFC의 개별적인 밸브 전압 사이의 차이는 값 dVi = Vimax - Vi로서 계산될 수 있고, 여기에서, i는 MFC 어레이에서의 특정한 MFC를 표현하고, Vimax는 그 MFC에 대한 Vmax를 표현하고, Vi는 그 MFC에 대한 실제 전압을 표현한다. MFC들에 대한 Vimax 값들은, e로서 표현될 수 있는, MFC 어레이에 대한 총 에러를 결정하기 위해 합산될 수 있다.
[0042] 블록(403)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 바람직한 총 유동을 계산한다. 일 실시예에서, 블록(403)은 도 2의 총 유동 모듈(220)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 이득은 P로서 표현될 수 있고, 여기에서, 총 이득은 MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 유동 판독들의 비율로서 결정된다. MFC 어레이에서의 MFC들의 총 유동은 QRd로서 표현될 수 있다. 바람직한 총 유동은 QRd와 에러(e)의 곱일 수 있고, 여기에서, 바람직한 총 유동은 Q-tot로서 표현될 수 있다.
[0043] 블록(404)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에서의 MFC들 각각에 대한 업데이트된 세트포인트를 계산한다. 일 실시예에서, 블록(404)은 도 2의 세트포인트 업데이트 모듈(225)에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, 총 유동 모듈(220)로부터의 바람직한 총 유동(Q-tot)은, 각각의 MFC에 대한 업데이트된 세트포인트를 결정하기 위해, MFC 어레이에서의 각각의 MFC에 대한 미리-정의된 세트포인트 비율과 승산될 수 있다.
[0044] 블록(405)에서, 프로세싱 로직은 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 밸브들에 전송한다. 일 실시예에서, 블록(405)은, 도 2의 세트포인트 업데이트 모듈(225)에 의해, 도 2의 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(240)로서 커맨드들을 전송하여 수행될 수 있다. 블록(406)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에서의 각각의 MFC에 대한 밸브 포지션들 및 유동 판독들을 수신한다. 블록(407)에서, 프로세싱 로직은 유동을 종료시킬지를 결정한다. 예컨대, 사용자는, 예컨대, 도 1의 프론트 엔드(front end) 시스템(105)을 통해, 유동을 종료시키도록 커맨드를 입력할 수 있다. 블록(407)에서, 프로세싱 로직이, 유동이 종료되어야 한다고 결정하는 경우에, 방법은 종료된다. 그렇지 않은 경우에, 방법은 블록(408)으로 계속되고, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 실제 총 유동을 계산한다. 그 후에, 방법은, 유동이 종료되지 않는 한, 프로세스를 반복하기 위해, 블록(402)으로 리턴한다.
[0045] 도 5는, 고속 이더캣 연결을 통해 다-채널 질량 유동 제어 장치에 커플링된 피드-포워드 구동형 유동 제어 모듈을 활용하는 유동 제어 시스템(500)을 예시하는 블록도이고, 유동 제어 시스템(500)에서, 본원에서 설명되는 실시예들이 동작할 수 있다. 유동 제어 시스템(500)은 사용자 인터페이스(505), 제어 서버(510), 및 유동 비율 제어 시스템(525)을 포함할 수 있다. 제어 서버(510)는, 고속 데이터 전송을 제공하는 디지털 연결을 통해, 유동 비율 제어 시스템(525)에 커플링될 수 있다. 유동 비율 제어 시스템(525)은 질량 유동 제어기들(MFC(540-1) 내지 MFC(540-n))의 어레이에 커플링될 수 있고, 여기에서, n은 임의의 실시예에서의 질량 유동 제어기들의 총 수를 표현한다. 예컨대, 일 실시예에서, 질량 유동 제어기들의 총 수는 2개일 수 있다. 다른 실시예에서, 질량 유동 제어기들의 총 수는 10개일 수 있다. MFC 어레이(540)에서의 질량 유동 제어기들 각각은 가스 공급부(545)로부터 가스의 입력 유동(546)을 수신하고, 챔버들(550)로 지향되는 출력 유동(547)을 산출한다.
[0046] 사용자 인터페이스(505), 제어 서버(510), 및 유동 비율 제어 시스템(525)은, 서버 컴퓨터들, 게이트웨이 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 모바일 통신 디바이스들, 휴대폰들, 스마트 폰들, 핸드-헬드 컴퓨터들, 또는 유사한 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 임의의 타입의 컴퓨팅 디바이스에 의해 개별적으로 호스팅될 수 있다. 대안적으로, 사용자 인터페이스(505), 제어 서버(510), 및 유동 비율 제어 시스템(525)의 임의의 조합이, 서버 컴퓨터들, 게이트웨이 컴퓨터들, 데스크톱 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 모바일 통신 디바이스들, 휴대폰들, 스마트 폰들, 핸드-헬드 컴퓨터들, 또는 유사한 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 단일 컴퓨팅 디바이스 상에서 호스팅될 수 있다.
[0047] 사용자 인터페이스(505)는, 사용자로 하여금 제어 서버(510)에 입력을 제공할 수 있게 하기 위한 상이한 기능성으로 다양하게 구성될 수 있다. 부가적으로, 사용자 인터페이스(505)는, 제어 서버(510)의 상태에 관하여 사용자에게 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스(505)는, 바람직한 총 유동 레시피, 현재의 총 유동 판독들, 임의의 MFC에 대한 개별적인 에러들, MFC 어레이(540)에 대한 총 에러, 또는 이들의 임의의 조합을 디스플레이할 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스(505)는 MFC 어레이(540)를 통하는 유동 동작들을 종료시키기 위해 사용될 수 있다.
[0048] 제어 서버(510)는, 조정을 요구하는 MFC 어레이(540)에 존재하는 유동 조건들을 검출하기 위해, 유동 비율 제어 시스템(525)으로부터 수신되는 정보를 모니터링하기 위해, 리소스 집중적인 알고리즘들을 구현할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 서버(510)는 밸브 제어 모듈(515) 및 세트포인트 데이터(520)를 포함할 수 있다.
[0049] 밸브 제어 모듈(515)은 MFC 어레이(540)에 대한 유동 조정들을 행하는데 수반되는 프로세싱을 핸들링할 수 있다. 일 실시예에서, 밸브 제어 모듈(515)은 MFC 어레이(540)에서의 유동 불안정성들을 검출할 수 있고, 교정할 수 있다. 다른 실시예에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 사용자 인터페이스(505)에 입력된 커맨드에 기초하여, MFC 어레이(540)에 대한 유동 조정을 행할 수 있다.
[0050] 일 실시예에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 유동 비율 제어 시스템(525)을 통해, 초기 세트포인트 커맨드를 각각의 MFC에 전송할 수 있다. 그 후에, 각각의 MFC로부터의 유동 및 밸브 전압이 밸브 제어 모듈(515)로 되돌려 전송될 수 있고, 밸브 제어 모듈(515)에서, 유동이 평가된다. MFC 어레이(540)에서 유동 불안정성이 검출되는 경우에, 밸브 제어 모듈(515)은 불안정성을 교정하기 위한 밸브 또는 유동 세트포인트들을 예측할 수 있다. 밸브 제어 모듈(515)은, 데이터 저장부에 저장된, 유사한 유동 불안정성 상황들에서 사용된 이전의 세트포인트들에 기초하여 예측할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 저장부는 세트포인트 데이터(520)일 수 있다. 그 후에, MFC 어레이(540)에서의 각각의 MFC에 대해, 업데이트된 세트포인트가 계산될 수 있다. 그 후에, 업데이트된 유동 세트포인트는, MFC 어레이(540)에서의 개별적인 MFC들을 조정하기 위해, 고속 디지털 연결을 통해, 유동 비율 제어 시스템(525)에 직접적으로 전송될 수 있다.
[0051] 일 실시예에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 유동 불안정성이 각각의 MFC에 대한 총 유동 세트포인트들에서의 특정한 변화로 교정될 수 있다고 결정할 수 있다. 이러한 상황에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 임의의 피드백 제어를 직접적으로 바이패싱하면서, 디지털 연결을 통해, 고정된 MFC 유동 세트포인트들을 MFC 어레이(540)에서의 각각의 MFC에 직접적으로 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 유동 불안정성이, MFC 어레이(540)에서의 특정한 MFC들에 대한 밸브 포지션에서의 변화로 교정될 수 있다고 결정할 수 있다. 이러한 상황에서, 밸브 제어 모듈(515)은, 밸브 포지션 세트포인트들을, MFC 어레이(540)에서의 적용가능한 MFC들에 직접적으로 전송할 수 있다. 밸브 제어 모듈(515)은 이러한 2개의 피드 포워드 제어 모드들 중 어느 하나 또는 양자 모두를 활용하여, MFC 어레이(540)에서의 개별적인 MFC들만을 업데이트할 수 있거나, 또는 밸브 제어 모듈(515)은 MFC 어레이(540)에서의 MFC들을 동시에 업데이트할 수 있다.
[0052] 제어 서버(510)는, 고속 디지털 연결을 통해, 유동 비율 제어 시스템(525)과 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 연결은 이더캣 연결일 수 있다. 디지털 연결의 사용은, 제어 서버(510)와 유동 비율 제어 시스템(525) 사이에서 더 많은 양들의 데이터 및 제어 측정들을 전송 및 수신하는 능력을 제공할 수 있다. 따라서, 제어 서버(510)는, 훨씬 더 신속하게 그리고 훨씬 더 높은 정확성으로, 유동 비율 제어 시스템(525)과 통신할 수 있다.
[0053] 유동 비율 제어 시스템(525)은, MFC 어레이(540)에서의 MFC들 각각의 밸브 포지션들 및 유동 판독들의 측정에 수반되는 프로세싱을 핸들링할 수 있다. 유동 비율 제어 시스템(525)은 유동 판독 모듈(530) 및 밸브 포지션 모듈(535)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 판독 모듈(530)은 MFC 어레이(540)에서의 각각의 개별적인 MFC로부터 밸브 전압 판독을 수신하고, 밸브 전압 판독은 그 개별적인 MFC의 총 유동을 표시한다. 그 후에, 유동 판독 모듈(530)은, 밸브 제어 알고리즘에서 사용되도록, 실시간 시스템(510)에 총 유동 판독을 전송한다. "밸브 제어 알고리즘"이라는 용어는, 미리 결정된 밸브 전압 "레시피"를 유지하는데 있어서 책임이 있는 프로세싱 로직을 지칭하도록 의도된다. 일 실시예에서, 밸브 포지션 모듈(535)은 MFC 어레이(540)에서의 각각의 MFC로부터 전압 판독을 수신하고, 전압 판독은 그 개별적인 MFC의 밸브 포지션을 표시한다. 그 후에, 밸브 포지션 모듈(535)은, 밸브 제어 알고리즘에서 사용되도록, 실시간 시스템(510)에 밸브 포지션 판독을 전송한다.
[0054] 부가적으로, 유동 비율 제어 시스템(525)은 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(540)에서의 MFC들 각각에 전송할 수 있다. 밸브 제어 모듈(515)이 유동에서의 변화가 요구된다고 결정하는 경우에, 제어 서버(510)는, 유동 비율 제어 시스템(525)을 통해, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(540)에 전송할 수 있다. 유사하게, 밸브 제어 모듈(515)이 밸브 포지션에서의 변화가 요구된다고 결정하는 경우에, 제어 서버(510)는, 유동 제어 비율 시스템(525)을 통해, 업데이트된 밸브 포지션 세트포인트 커맨드들을 MFC 어레이(540)에 전송할 수 있다.
[0055] 도 6은, 도 5의 밸브 제어 모듈(515)에 대응할 수 있는 밸브 제어 모듈(600)의 일 실시예의 블록도이다. 밸브 제어 모듈(600)은, 타겟 세트포인트 모듈(610), 유동 조정 모니터(615), 예측 모듈(620), 및 세트포인트 업데이트 모듈(625) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 부가적으로, 밸브 제어 모듈(600)은 유동 판독 데이터(630), 밸브 포지션 데이터(635), 및 이전의 세트포인트 데이터(640)를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(640)을 송신할 수 있다.
[0056] 타겟 세트포인트 모듈(610)은 MFC 어레이의 각각의 MFC에 대한 밸브 전압에 대한 레퍼런스 임계치를 결정하도록 구성된다. 레퍼런스 임계치는 타겟 밸브 전압을 표현하고, 각각의 MFC 밸브는, 과도적인 유동들 동안에 압력 강하들이 최소화되도록, 타겟 밸브 전압까지 구동될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 세트포인트 모듈(610)은, 밸브가 가능한 많이 개방되는 포인트를 표현하는 세트포인트를 활용하고, 타겟 레퍼런스 임계치가 달성될 때까지, 그 세트포인트를 감소시킨다.
[0057] 유동 조정 모니터(615)는 MFC 어레이에 걸친 유동을 모니터링하도록 구성되고, 임의의 조정들이 요구되는지를 결정한다. 일 실시예에서, 유동 조정 모니터(615)는 도 5의 사용자 인터페이스(505)로부터, 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 유동 조정 모니터(615)는 MFC들 중 임의의 것 또는 모두에서의 과도적인 유동에서의 불안정성들에 대해 MFC 어레이를 모니터링할 수 있다. 일 실시예에서, 유동 조정 모니터(615)는, 도 2의 에러 모듈(215)에서, 위에서 설명된 바와 같이, 에러를 계산하는 것에 기초하여, 불안정성을 검출할 수 있다. 다른 실시예에서, 유동 조정 모니터(615)는, 도 2의 총 유동 모듈(220)에서, 위에서 설명된 바와 같이, MFC 어레이에서의 MFC들에 걸친 총 유동 판독들을 사용하여 이득을 계산하는 것에 기초하여, 불안정성을 검출할 수 있다. 실시예들에서, 유동 조정 모니터(615)는, MFC 어레이에 유동 불안정성이 존재하는지를 결정하기 위해, 유동 판독 데이터(630) 및/또는 밸브 포지션 데이터(635)를 사용할 수 있다.
[0058] 예측 모듈(620)은, 유동 조정 모니터(615)에 의해 검출된 유동 조정들에 기초하여, 교정된 밸브 또는 유동 세트포인트들을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 예측 모듈(620)은, 도 5의 사용자 인터페이스(505)를 통한 사용자 입력을 통해, 교정 세트포인트들을 직접적으로 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, 예측 모듈(620)은, 사용자 입력에 기초하여, 업데이트된 세트포인트들을 예측할 수 있다. 예컨대, 사용자가 업데이트된 세트포인트들을 사용자 인터페이스에 입력하는 경우에, 예측 모듈(620)은, 더 효율적인 유동이 달성되었던 이전에 입력된 세트포인트들에 기초하여, 가장 효율적인 유동 또는 밸브 세트포인트 값들의 예측을 생성할 수 있다. 예측 모듈(620)은, 세트포인트들의 실질적으로 유사한 세트가 과거에 입력된 적이 있었는지, 그리고 그러한 세트포인트들이 유동 불안정성을 초래하였었는지를 결정하기 위해, 저장된 세트포인트들의 데이터베이스를 탐색할 수 있다. 그 후에, 예측 모듈(620)은, 비효율적인 유동 조건을 피할 가능성이 있는 세트포인트들의 새로운 세트를 생성할 수 있다.
[0059] 다른 실시예에서, 예측 모듈(620)은, 유동 조정 모니터(615)에 의해 검출된 임의의 불안정성을 교정하기 위한 가능한 밸브 또는 유동 세트포인트들을 예측할 수 있다. 유동 불안정성이 검출되는 경우에, 예측 모듈(620)은, 저장된 세트포인트들의 데이터베이스로부터, 도 5의 세트포인트 데이터(520)에서 발견될 수 있는 바와 같은 이전의 세트포인트 데이터(640)를 수신할 수 있다. 예측 모듈(620)은, 현재 검출된 유동 불안정성(또는 실질적으로 유사한 유동 불안정성)이 이전의 시간에 시스템에서 발생하였는지를 결정하기 위해, 저장된 세트포인트들을 탐색할 수 있다. 그렇다면, 예측 모듈(620)은, 현재 검출된 유동 불안정성을 교정하도록 시도하기 위하여, 시스템에 의해 이전의 유동 불안정성을 교정하기 위해 활용된 세트포인트들을 수신할 것이다.
[0060] 대안적으로, 현재의 유동 불안정성의 조건들이 시스템에서 이전에 조우되지 않았던 경우에, 예측 모듈(620)은, 현재의 유동 불안정성과 유사하였던 불안정성 조건에 대해 탐색할 수 있다. 일 실시예에서, 예측 모듈(620)은 구성가능한 임계치 제한을 사용할 수 있고, 구성가능한 임계치 제한에 의해, 임의의 이전에 조우된 유동 불안정성 조건이, 가능한 교정을 예측하는데 유용할 정도로 현재의 유동 불안정성과 유사한 것으로 고려될 수 있다. 예컨대, 일 실시예는, 현재의 불안정성 조건의 총 유동 전압을 세이브된 불안정성 데이터의 총 유동 전압과 비교할 수 있다. 이들 둘이 동일하지는 않지만 서로의 미리 결정된 전압 임계치 내에 있는 경우에, 예측 모듈(620)은, 저장된 데이터에 대한 세트포인트들이 현재의 문제에 대한 교정을 예측하는데 유용할 수 있는 정도로 이들 둘이 유사하다고 결정할 수 있다.
[0061] 세트포인트 업데이트 모듈(625)은, 예측 모듈(620)에 의해 생성된 예측에 기초하여, MFC 어레이에서의 각각의 MFC에 대한 새로운 세트포인트를 결정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 세트포인트 업데이트 모듈(625)은, 업데이트된 세트포인트들을, 업데이트된 유동 세트포인트 커맨드들(645)로서, MFC 어레이에서의 MFC들에 직접적으로 전송할 수 있다.
[0062] 도 7은, 피드-포워드 구동형 유동 제어를 위한 방법(700)의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 방법(700)은, 하드웨어(예컨대, 회로, 전용 로직, 프로그래머블 로직, 마이크로코드 등), 소프트웨어(예컨대, 프로세싱 디바이스 상에서 실행되는 명령들), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 프로세싱 로직에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 방법(700)은 도 5의 밸브 제어 모듈(515)에 의해 수행된다.
[0063] 방법(700)의 블록(701)에서, 프로세싱 로직은 MFC 어레이에 대한 초기 세트포인트 커맨드들을 결정한다. 일 실시예에서, 이는, 도 6의 타겟 세트포인트 모듈(610)에 의해 수행될 수 있다. 블록(702)에서, 프로세싱 로직은 초기 세트포인트 커맨드들을 시스템 내의 밸브들에 전송한다. 일 실시예에서, 밸브는 도 5의 MFC 어레이(540)에서의 MFC 디바이스이다. 블록(703)에서, 프로세싱 로직은 유동 조정이 요구되는지를 결정한다. 예컨대, 일 실시예에서, 시스템에서 유동 불안정성이 검출되었는지가 결정된다. 다른 실시예에서, 새로운 세트포인트 커맨드들이 사용자 인터페이스에 입력되었는지가 결정될 수 있다. 유동 조정이 요구되지 않는 경우에, 프로세싱 로직은 유동 조정들에 대해 시스템을 계속 모니터링한다. 프로세싱 로직이, 유동 조정이 요구된다고 결정하는 경우에, 방법은 블록(704)으로 계속되고, 프로세싱 로직은 조정을 예측한다. 예컨대, 유동 불안정성이 검출되는 경우에, 유동 불안정성에 대한 교정이 예측될 수 있다. 유사하게, 사용자가, 유동 불안정성을 초래할 수 있는 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 사용자 인터페이스에 입력하는 경우에, 유동 불안정성을 피하기 위한, 사용자 입력된 세트포인트들에 대한 교정이 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 블록(704)은 도 6의 예측 모듈(620)에 의해 수행될 수 있다.
[0064] 블록(705)에서, 프로세싱 로직은, 블록(704)에서 예측된 조정에 기초하여, 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 결정한다. 일 실시예에서, 블록(705)은 도 6의 세트포인트 업데이트 모듈(625)에 의해 수행될 수 있다. 블록(706)에서, 프로세싱 로직은 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 밸브들에 전송한다. 실시예에서, 블록(706)은, 도 6의 세트포인트 업데이트 모듈(625)에 의해, 업데이트된 밸브 세트포인트 커맨드들(645)로서 커맨드들을 전송하여 수행될 수 있다.
[0065] 블록(707)에서, 프로세싱 로직은 유동을 종료시킬지를 결정한다. 예컨대, 사용자는, 예컨대, 도 5의 프론트 엔드 시스템(505)을 통해, 유동을 종료시키도록 커맨드를 입력할 수 있다. 블록(707)에서, 프로세싱 로직이, 유동이 종료되어야 한다고 결정하는 경우에, 방법은 종료된다. 그렇지 않은 경우에, 방법은, 시스템에서의 유동 불안정성에 대해 다시 체크하기 위해, 블록(703)으로 리턴한다.
[0066] 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 4개의 MFC 디바이스들을 사용하는 4-채널 유동 비율 제어기에 대한 과도적인 유동의 그래프 표현을 예시한다. 일 실시예에서, MFC(801), MFC(802), MFC(803), 및 MFC(804)는 도 1의 MFC(140-1) 내지 MFC(140-n)일 수 있다.
[0067] 시간 마크 10 초에서, MFC(801) 및 MFC(803)는 각각 26 %의 유동 비율로 설정되고, MFC(802) 및 MFC(804)는 각각 24 %의 유동 비율로 설정된다. MFC들은, 새로운 세트포인트들이 시스템에 입력되는 대략 시간 마크(16)까지, 그러한 세트포인트들로 유지된다. 예컨대, 사용자가 새로운 타겟 세트포인트들을 도 1의 프론트 엔드 시스템(105)에 입력할 수 있다. 시간 16에서, 유동 제어 알고리즘은 업데이트된 세트포인트들을 반복적으로 계산하기 시작하고, 이들을, 어레이에서의 4개의 MFC들 각각에 전송한다. 일 실시예에서, 유동 제어 알고리즘은 도 1의 유동 제어 모듈(115)에 의해 수행될 수 있다. 4개의 MFC들 각각은, 총 유동에서 스파이크(spike)들을 초래하지 않으면서, 바람직한 유동이 달성될 때까지, 대칭적으로 조정된다. 대략 17 초의 시간 마크에서, MFC(801)는 41 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(802)는 39 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(803)는 11 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(804)는 9 %의 유동으로 업데이트되었다.
[0068] 대략 24 초의 시간 마크에서, 세트포인트들이 다시 업데이트되어, 4개의 MFC들이 새로운 바람직한 유동으로 구동된다. 대략 26 초의 시간에서, MFC(803)는 41 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(804)는 39 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(801)는 11 %의 유동으로 업데이트되었고, MFC(802)는 9 %의 유동으로 업데이트되었다.
[0069] 도 8이 4개의 채널들을 갖는 실시예를 설명한다는 것을 유의한다. 그러나, 실시예들에 따르면, MFC 어레이들은 4개보다 더 적은 채널들을 포함할 수 있거나, 또는 4개보다 더 많은 채널들을 포함할 수 있다.
[0070] 도 9는, 예시적인 컴퓨팅 디바이스(900)를 예시하는 블록도이다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스는 제어 모듈(940)을 호스팅하는 컴퓨팅 디바이스에 대응한다. 일 실시예에서, 제어 모듈(940)은 도 1의 유동 제어 모듈(115)일 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 모듈(940)은 도 5의 밸브 제어 모듈(515)일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(900)는, 머신으로 하여금 본원에서 논의되는 방법들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 수행하게 하기 위한 명령들의 세트를 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 머신은, LAN, 인트라넷, 엑스트라넷, 또는 인터넷에서 다른 머신들에 연결될 수 있다(예컨대, 네트워킹될(networked) 수 있다). 머신은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 머신으로서 동작할 수 있다. 머신은, 퍼스널 컴퓨터(PC), 셋-톱 박스(STB), 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 블릿지, 또는 해당 머신에 의해 취해질 액션들을 특정하는 (순차적인 또는 다른 방식의) 명령들의 세트를 실행할 수 있는 임의의 머신일 수 있다. 추가로, 단일 머신만이 예시되어 있지만, "머신"이라는 용어는 또한, 본원에서 논의되는 방법들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 수행하기 위한 명령들의 세트(또는 다수의 세트들)를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 머신들의 임의의 집합을 포함하는 것으로 취해져야 한다.
[0071] 예시적인 컴퓨터 디바이스(900)는, 프로세싱 시스템(프로세싱 디바이스)(902), 메인 메모리(904)(예컨대, 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 예컨대 동기식 DRAM(SDRAM) 등), 정적 메모리(906)(예컨대, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 등), 및 데이터 저장 디바이스(918)를 포함하고, 이들은 버스(930)를 통해 서로 통신한다.
[0072] 프로세싱 디바이스(902)는 하나 또는 그 초과의 범용 프로세싱 디바이스들, 예컨대 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등을 표현한다. 더 상세하게는, 프로세싱 디바이스(902)는, CISC(complex instruction set computing) 마이크로프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로프로세서, 또는 다른 명령 세트들을 구현하는 프로세서 또는 명령 세트들의 조합을 구현하는 프로세서들일 수 있다. 프로세싱 디바이스(902)는 또한, 하나 또는 그 초과의 특수-목적 프로세싱 디바이스들, 예컨대, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 디지털 신호 프로세서(DSP), 네트워크 프로세서 등일 수 있다. 프로세싱 디바이스(902)는, 본원에서 논의되는 동작들 및 단계들을 수행하기 위해 제어 모듈(940)을 실행하도록 구성된다.
[0073] 컴퓨팅 디바이스(900)는 네트워크 인터페이스 디바이스(908)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(900)는 또한, 비디오 디스플레이 유닛(910)(예컨대, LCD(liquid crystal display) 또는 CRT(cathode ray tube)), 알파뉴머릭(alphanumeric) 입력 디바이스(912)(예컨대, 키보드), 커서 제어 디바이스(914)(예컨대, 마우스), 및 신호 생성 디바이스(916)(예컨대, 스피커)를 포함할 수 있다.
[0074] 데이터 저장 디바이스(918)는 컴퓨터-판독가능 저장 매체(928)를 포함할 수 있고, 컴퓨터-판독가능 저장 매체(928) 상에는, 본원에서 설명되는 방법들 또는 기능들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 구현하는 명령들(제어 모듈(940)의 명령들)의 하나 또는 그 초과의 세트들이 저장된다. 제어 모듈(940)은 또한, 컴퓨팅 디바이스(900)에 의한 제어 모듈(940)의 실행 동안에, 프로세싱 디바이스(902) 내에 그리고/또는 메인 메모리(904) 내에, 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있고, 메인 메모리(904) 및 프로세싱 디바이스(902)는 또한, 컴퓨터-판독가능 매체들을 구성한다. 제어 모듈(940)은 추가로, 네트워크 인터페이스 디바이스(908)를 통하여 네트워크(920)를 통해 송신 또는 수신될 수 있다.
[0075] 예시적인 실시예에서, 컴퓨터-판독가능 저장 매체(928)가 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, "컴퓨터-판독가능 저장 매체"라는 용어는, 명령들의 하나 또는 그 초과의 세트들을 저장하는, 단일 매체 또는 다수의 매체들(예컨대, 중앙집중식 또는 분배된 데이터베이스, 및/또는 연관된 캐시들 및 서버들)을 포함하는 것으로 취해져야 한다. "컴퓨터-판독가능 저장 매체"라는 용어는 또한, 머신에 의한 실행을 위한, 그리고 머신으로 하여금 본 개시의 방법들 중 임의의 하나 또는 그 초과를 수행하게 하는 명령들의 세트를 저장, 인코딩, 또는 운반할 수 있는 임의의 매체를 포함하는 것으로 취해져야 한다. 따라서, "컴퓨터-판독가능 저장 매체"라는 용어는, 고체-상태 메모리들, 광학 매체들, 및 자기 매체들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 것으로 취해져야 한다.
[0076] 위의 설명에서, 다수의 세부사항들이 제시된다. 그러나, 이러한 특정한 세부사항들 없이, 본 개시의 실시예들이 실시될 수 있다는 것이, 본 개시의 이익을 갖는 당업자에게 명백할 것이다. 몇몇 경우들에서, 설명을 불명료하게 하는 것을 피하기 위해, 잘-알려진 구조들 및 디바이스들이 상세히 도시되지 않고 블록도 형태로 도시된다.
[0077] 상세한 설명의 몇몇 부분들은, 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들에 관한 동작들의 기호 표현들 및 알고리즘들에 관하여 제시된다. 이러한 알고리즘 설명들 및 표현들은, 데이터 프로세싱 기술들에서의 당업자에 의해, 이들의 작업의 내용을 다른 당업자에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용되는 수단이다. 여기에서 그리고 일반적으로, 알고리즘은, 바람직한 결과를 야기하는, 단계들의 자기 모순이 없는(self-consistent) 시퀀스인 것으로 생각된다. 단계들은 물리적인 양들의 물리적인 조작들을 요구하는 것들이다. 일반적으로, 필수적인 것은 아니지만, 이러한 양들은, 저장, 전송, 조합, 비교, 및 그렇지 않으면, 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 주로, 일반적인 용법의 이유들로, 이러한 신호들을, 비트들, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 문자들, 항들, 수들 등으로서 지칭하는 것이, 때때로 편리한 것으로 입증되었다.
[0078] 그러나, 모든 이러한 그리고 유사한 용어들은 적절한 물리적인 양들과 연관되어야 하고, 이러한 양들에 적용되는 단지 편리한 라벨들일 뿐이라는 것이 유념되어야 한다. 위의 논의로부터 명백한 것으로 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 설명 전반에 걸쳐, "결정", "부가", "제공" 등과 같은 용어들을 활용하는 논의들은, 컴퓨터 시스템의 레지스터들 및 메모리들 내의 물리적인(예컨대, 전자적인) 양들로서 표현되는 데이터를, 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들, 또는 다른 그러한 정보 저장 디바이스들 내의 물리적인 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환시키고 조작하는, 컴퓨팅 디바이스 또는 유사한 전자 컴퓨팅 디바이스의 프로세스들 및 액션들을 지칭한다는 것이 인식된다.
[0079] 본 개시의 실시예들은 또한, 본원에서의 동작들을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 요구되는 목적들에 대해 특수하게 구성될 수 있거나, 또는 이러한 장치는, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 작동 또는 재구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램은, 광학 디스크들, CD-ROM들 및 자기-광학 디스크들을 포함하는 임의의 타입의 디스크, 판독-전용 메모리들(ROMs), 랜덤 액세스 메모리들(RAMs), EPROM들, EEPROM들, 자기 또는 광학 카드들, 또는 전자적인 명령들을 저장하는데 적합한 임의의 타입의 매체들과 같지만 이에 제한되지는 않는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다.
[0080] 위의 설명이 예시적인 것으로 의도되고, 제한적이지 않다는 것이 이해되어야 한다. 위의 설명을 판독하고 이해할 시에, 다수의 다른 실시예들이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시의 범위는, 첨부된 청구항들에 관하여, 그러한 청구항들에게 권리가 부여되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 방법으로서,
    복수의 초기 세트포인트 커맨드(command)들을 결정하는 단계 ― 상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―;
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각을 상기 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송(sending)하는 단계;
    조정을 요구하는 유동 조건에 대해 상기 복수의 밸브들을 모니터링하는 단계;
    상기 유동 조건을 검출할 시에, 이전의 세트포인트들에 기초하여, 상기 조정을 예측(predicting)하는 단계;
    예측된 조정에 기초하여, 프로세싱 디바이스에 의해, 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 결정하는 단계 ― 상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각은 상기 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―; 및
    상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각을 상기 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    초기 세트포인트 커맨드는 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 이전의 세트포인트들은, 이전의 안정적인 유동 조건들 동안에 레코딩된(recorded) 복수의 저장된 세트포인트들을 포함하는,
    방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정은 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하는,
    방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은, 대응하는 유동 퍼센티지, 초기 총 유동, 및 대응하는 초기 밸브 전압에 기초하는,
    방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는 질량 유동 제어기를 포함하는,
    방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정을 요구하는 유동 조건은, 상기 복수의 밸브들에 걸친 유동에서의 비-대칭적인 변화를 포함하는,
    방법.
  7. 시스템으로서,
    복수의 초기 세트포인트 커맨드들을 결정하는 것 ― 상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―;
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각을 상기 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송하는 것;
    조정을 요구하는 유동 조건에 대해 상기 복수의 밸브들을 모니터링하는 것;
    상기 유동 조건을 검출할 시에, 이전의 세트포인트들에 기초하여, 상기 조정을 예측하는 것;
    예측된 조정에 기초하여, 프로세싱 디바이스에 의해, 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 결정하는 것 ― 상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각은 상기 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―; 및
    상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각을 대응하는 밸브에 전송하는 것
    을 포함하는 명령들을 실행하도록 프로그래밍된 제어기를 포함하는,
    시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    초기 세트포인트 커맨드는 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 이전의 세트포인트들은, 이전의 안정적인 유동 조건들 동안에 레코딩된 복수의 저장된 세트포인트들을 포함하는,
    시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 조정은 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하는,
    시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은, 대응하는 유동 퍼센티지, 초기 총 유동, 및 대응하는 초기 밸브 전압에 기초하는,
    시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 조정을 요구하는 유동 조건은, 상기 복수의 밸브들에 걸친 유동에서의 비-대칭적인 변화를 포함하는,
    시스템.
  12. 프로세싱 디바이스에 의해 실행되는 경우에, 상기 프로세싱 디바이스로 하여금 방법을 수행하게 하는 명령들을 갖는 컴퓨터 판독가능 매체로서,
    상기 방법은,
    복수의 초기 세트포인트 커맨드들을 결정하는 단계 ― 상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―;
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각을 상기 복수의 밸브들 중 대응하는 밸브에 전송하는 단계;
    조정을 요구하는 유동 조건에 대해 상기 복수의 밸브들을 모니터링하는 단계;
    상기 유동 조건을 검출할 시에, 이전의 세트포인트들에 기초하여, 상기 조정을 예측하는 단계;
    예측된 조정에 기초하여, 프로세싱 디바이스에 의해, 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들을 결정하는 단계 ― 상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각은 상기 복수의 밸브들 중 하나에 대응함 ―; 및
    상기 복수의 업데이트된 세트포인트 커맨드들 각각을 대응하는 밸브에 전송하는 단계
    를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    초기 세트포인트 커맨드는 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 이전의 세트포인트들은, 이전의 안정적인 유동 조건들 동안에 레코딩된 복수의 저장된 세트포인트들을 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 조정은 유동 세트포인트 또는 밸브 포지션 세트포인트 중 적어도 하나를 포함하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 초기 세트포인트 커맨드들 각각은, 대응하는 유동 퍼센티지, 초기 총 유동, 및 대응하는 초기 밸브 전압에 기초하는,
    컴퓨터 판독가능 매체.
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