KR20210013118A

KR20210013118A - 가스 유량 검증을 위한 멀티-챔버 변화율 시스템

Info

Publication number: KR20210013118A
Application number: KR1020207036563A
Authority: KR
Inventors: 알렉세이 브이. 스미르노프
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2021-02-03
Also published as: TW202013112A; US11327510B2; JP7219870B2; TWI825100B; CN112136027A; US20190361468A1; WO2019225496A1; JP2021526629A

Abstract

멀티-챔버 변화율 유량계 시스템 및 이를 작동시키는 방법이 개시된다. 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템은 N개의 챔버의 모임, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단, N개의 챔버 중 대응하는 하나에 각각 결합되는 N개의 압력 센서, 및 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 수단을 포함한다. 측정 모듈이 압력 센서에 결합되어 가스의 재분배로 인한 각각의 챔버에서의 압력의 변화율을 취득하고 각각의 챔버에서의 압력의 변화율에 기초하여 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출되는 가스의 유량을 산출한다.

Description

가스 유량 검증을 위한 멀티-챔버 변화율 시스템

본 발명은 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller)를 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 제한적이지는 않지만, 본 발명은 매스 플로우 컨트롤러의 작동 양태를 평가하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

전형적인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)는 가스의 유량을 설정, 측정 및 제어하는 장치이다. MFC의 중요한 부분은 장치를 통해 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하는 센서이다. MFC는 센서의 출력 신호를 미리결정된 세트포인트(setpoint)와 비교하고, 미리결정된 세트포인트에서 가스의 질량 유량을 유지하도록 제어 밸브를 조정한다.

MFC의 개발 동안, MFC의 작동을 고장수리할 때, 또는 MFC의 작동을 검사할 때, MFC는 MFC가 예상되는 대로 작동하고 있는지를 결정하기 위해 평가될 수 있다. 하나의 유형의 평가는 MFC를 가스 공급부에 연결한 다음, MFC를 특정 질량 유량에 대응하는 특정 세트포인트로 설정하는 것을 포함한다. 측정 질량 유량이 특정 질량 유량과 동일한지 여부를 결정하기 위해 가스의 측정 질량 유량을 취득하는 데 개별 매스 플로우 미터(mass flow meter)(MFM)가 사용된다(MFC가 제공된다고 가정됨). 측정 질량 유량이 특정 질량 유량과 상이한 경우(세트포인트가 제공된다고 가정됨), MFC는 MFC가 예상되는 대로 또는 원하는 대로 작동하지 않는 이유를 결정하기 위해 추가로 분석될 수 있다.

MFM은 많은 조건 하에서 의미있는 유량 정보를 제공할 수 있지만, 측정 질량 유량의 하나 이상의 속성(예를 들어, 노이즈 및/또는 정확도)에 악영향을 미치는 많은 유량 조건이 있고; 따라서, MFM으로부터 출력되는 측정 질량 유량 신호를 개선하기 위해 새로운 방법이 요망된다. 전형적인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)는 다른 공정들 중에서도 열 및 건식 에칭과 같은 산업 공정에서 가스의 유량을 설정, 측정, 및 제어하는 장치이다. MFC의 중요한 부분은 장치를 통해 유동하는 가스의 질량 유량을 측정하는 열식 플로우 센서이다.

일 양태는 N개의 챔버의 모임, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단, 대응하는 챔버에 결합되는 N개의 압력 센서, 및 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 수단을 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템으로서 특징지어질 수 있다. 측정 모듈이 압력 센서에 결합되어 가스의 재분배로 인한 각각의 챔버에서의 압력의 변화율을 취득하고 각각의 챔버에서의 압력의 변화율에 기초하여 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출되는 가스의 유량을 산출한다.

다른 양태는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템으로 가스의 유량을 측정하는 방법으로서 특징지어질 수 있다. 방법은 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 단계, N개의 압력 센서로부터 판독값을 취득하는 단계로서, N개의 압력 센서의 각각은 N개의 챔버 중 대응하는 하나에 결합되는, 판독값을 취득하는 단계, 및 N개의 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 단계를 포함한다. 각각의 챔버에서의 압력의 변화율에 기초하여, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입되거나 유출되는 가스의 유량이 산출된다.

도 1은 멀티-챔버 변화율 유량계의 실시예가 구현될 수 있는 매스 플로우 컨트롤러(MFC) 시험 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2a는 도 1의 멀티-챔버 변화율 유량계의 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 2b는 도 1의 멀티-챔버 변화율 유량계의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 멀티-챔버 변화율 유량계의 실시예의 작동을 도시하는 3개의 그래프를 포함한다.
도 4는 도 1의 멀티-챔버 변화율 유량계의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 멀티-챔버 변화율 유량계의 실시예의 작동을 도시하는 3개의 그래프를 포함한다.
도 6은 도 1의 멀티-챔버 변화율 유량계의 추가의 예시적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 멀티-챔버 변화율 유량계의 실시예의 작동을 도시하는 3개의 그래프를 포함한다.
도 8은 본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 검토될 수 있는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 10은 종래 기술의 매스 플로우 미터를 도시하는 도면이다.
도 11은 도 10의 매스 플로우 미터의 입구 유량 및 압력의 그래프이다.
도 12는 도 10의 매스 플로우 미터에서 생성되는 압력 및 산출 유량의 그래프이다.
도 13은 다른 종래 기술의 매스 플로우 미터를 도시하는 도면이다.
도 14는 도 13에 도시되는 실시예로부터 생성되는 압력값 및 산출 유량값을 도시하는 그래프이다.
도 15는 도 13에 도시되는 실시예로부터 생성되는 압력값 및 산출 유량값을 도시하는 다른 그래프이다.

도 1을 참조하면, 시험 중인 MFC(102)가 멀티-챔버 변화율 유량계(104)에 결합되어 있는 MFC 시험 시스템(100)이 도시되어 있다. MFC(102) 및 분석 모듈(106)에 제공되는 세트포인트 신호가 또한 도시된다. 도시되는 바와 같이, 멀티-챔버 변화율 유량계(104)는 MFC(102) 및 멀티-챔버 변화율 유량계(104)를 통과하는 가스의 질량 유량을 나타내는 측정 유량 신호(108)를 출력한다.

멀티-챔버 변화율 유량계(104)는, 1) MFC(102)를 통해 이동하는 가스의 유량이 일시적으로 변화할 때의 MFC(102)의 작동 특성을 측정하는 것; 2) MFC(102)에 의해 제어되는 유량의 안정성을 측정하는 것; 및 3) MFC(102)의 정확도를 측정하는 것을 포함하는, MFC(102)의 작동 양태를 평가하는 데 유용하다. MFC 시험 시스템(100)은 MFC(102)의 개발 동안(예를 들어, 알고리즘 및 구조적 설계 개발) 및 MFC(102)의 고장수리/작동 검증에 유용하다. 시험을 수행할 때, MFC(102)는 관련된 그 제어 루프에 따라 작동될 수 있고, MFC(102)는 가스의 실제 유량을 측정하는 멀티-챔버 변화율 유량계(104)와 동일한 가스 유로에 배치된다. MFC(102)에 입력되는 가스는 다양한 가스 공급원(가압 가스-격납 용기를 포함) 중 임의의 것으로부터 올 수 있다.

도 1에 도시되는 MFC 시험 시스템(100)은 가스가 멀티-챔버 변화율 유량계(104) 내로 유입하는 상승률(rate-of-rise)(RoR) 유형의 시험 시스템으로서 작동하도록 구성되며, 측정 유량 신호(108)를 생성하기 위해 (본 명세서에서 더 상세하게 설명되는) 가스 압력의 증가율이 사용된다. 그러나, 통상의 기술자는, 본 개시내용의 관점에서, 멀티-챔버 변화율 유량계(104)는, 멀티-챔버 변화율 유량계(104)가 MFC(102)의 상류에 배치되고 가스가 멀티-챔버 변화율 유량계(104)로부터 유출되는 하락율(rate-of-decay)(RoD) 유형의 시험 시스템으로서도 작동할 수 있다는 것을 인식할 것이다. RoD 유형의 시스템으로서 구현될 때는, 측정 유량 신호(108)를 생성하기 위해 가스 압력의 저하율이 사용된다. 일관성 및 명료성을 위해, 본 명세서에 설명된 멀티-챔버 변화율 유량계(104)의 실시예는 RoR 유량계이지만, 이들 실시예는 단지 예시적인 것이고, 본 개시내용의 견지에서 RoD 실시예가 쉽게 인식될 것이라는 것을 인지하여야 한다.

MFC 시험 시스템(100)은 또한 매스 플로우 컨트롤러(102)를 매스 플로우 미터로 대체함으로써 매스 플로우 미터를 시험하도록 구성될 수 있고, 매스 플로우 미터의 유량 센서 신호가 측정 유량 신호(108)와의 비교를 위해 분석 모듈(106)에 제공될 수 있다. 이러한 구성에서, 매스 플로우 미터에 입력되는 가스 유동은 매스 플로우 컨트롤러에 의해서 제공될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 멀티-챔버 변화율 유량계(104)는 단일-챔버 변화율 유량계의 많은 양태를 개선시킨다. 멀티-챔버 변화율 유량계(104)의 이점에 대한 이해를 제공하기 위해, 단일 챔버 접근법이 먼저 도 10 내지 도 15를 참조하여 논의된다.

도 10에 도시되는 하나의 유형의 시험 MFM은 챔버, 압력 센서, 온도 센서, 입구 밸브 및 출구 밸브로 구성되는 압력 상승률(RoR) 시스템이다. 출구 밸브는 챔버를 진공 펌프에 연결하고, 원하는 레벨의 진공이 도달된 후에, 출구 밸브는 폐쇄되고, 입구 밸브가 개방되며, 측정 유량이 챔버로 들어간다. 챔버 내의 압력 및 실제 (입구) 유량은 도 11에 도시되는 압력 및 유량처럼 보일 수 있다.

압력 및 온도 센서가 가스 파라미터를 측정하는데 사용되고, 산출 가스 유량이 이들 파라미터로부터 도출된다. 이상 기체 법칙인 PV= nRT에 따르면, 가스 유량은 다음과 같이 산출될 수 있다: 유량=dn/dt=(V/R) * d(P/T)/dt. 급속한 유량 편차를 검출하기 위해, 온도는 일정한 것으로 고려될 수 있고, 유량은 압력 도함수의 함수이다: 유량 = V/(RT) * dP/dt. 유량은 압력의 도함수이기 때문에, 고주파 압력 센서 노이즈가 증폭될 것이고, 이는 도 12에 도시되는 바와 같이 산출 유량 신호에 상당한 양의 노이즈를 발생시킬 수 있다.

정확도 측정을 위해, 노이즈는 장시간에 걸쳐 필터링될 수 있다. 그러나 필터링은, 예를 들어, MFC(102)의 입력에 대한 압력 교란, 또는 MFC(102) 제어 루프의 비정상적인 작동에 의해 야기되는 작고 급속한 유량 편차의 검출을 허용하지 않는다. 도 13에 도시되는 바와 같이 상이한 압력 측정 범위를 갖는 여러 압력 센서를 사용함으로써 더 양호한 결과가 달성될 수 있다. 먼저, 가장 민감한 압력 센서(P1)로부터의 데이터가 사용되고, 이어서 챔버 내의 압력이 상승함에 따라 데이터 취득은 덜 민감한 압력 센서(P2)로 전환될 수 있다. 더 민감한 압력 센서의 노이즈의 절대값은 전형적으로 더 낮기 때문에, 도출 유량의 노이즈 또한 프로세스의 시작에서 더 낮을 수 있고, 도 14에 도시되는 바와 같이 덜 민감한 압력 센서(P2, P3)가 사용되는 동안 노이즈는 증가할 것이다.

이러한 접근법은, 가장 민감한 압력 센서가 사용될 때, 시험 프로세스의 시작에서만 작은 유량 편차의 검출을 허용한다. 소정 시간 후, 덜 민감한 압력 센서가 사용될 때, 도출 유량은 소음이 매우 커질 것이고, 도 15에 도시되는 바와 같이 작은 유량 편차는 검출될 수 없다.

도 13에 도시되는 시스템을 작동시키기 위한 이 방법은 또한 하나의 압력 센서로부터 다른 압력 센서로의 전환점에서 산출 유량의 불연속성을 회피하기 위해 압력 센서의 양태(예를 들어, 감도 및 비선형성)의 매우 정확한 특성화가 필요하다.

도 1을 다시 참조하면, 출원인은 멀티-챔버 변화율 유량계(104)에 도달하도록 다수의 추가 챔버를 채용함으로써 추가의 변경예가 이루어질 수 있음을 발견하였다. 일반적으로, 멀티-챔버 변화율 유량계(104)는 N개의 챔버를 포함하고, 여기서 N은 2 이상이다.

예를 들어, 도 2a를 참조하면, 4개의 챔버: 주 챔버, 및 3개의 추가 챔버(챔버 1, 챔버 2, 및 챔버 3)를 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계(104)의 실시예(200A)가 도시되어 있으며, 각각의 추가 챔버는 3개의 유량 제한기(220) 중 대응하는 하나를 통해 주 챔버에 결합된다. 주 챔버는 압력 센서(P)에 결합되고, 각각의 추가 챔버는 3개의 압력 센서: P1, P2, P3 중 대응하는 하나에 결합된다. 주 챔버의 상류 측에는 상류 밸브(112)가 있고, 주 챔버의 하류 측에는 하류 밸브(114)가 있으며, 하류 밸브(114)에는 진공 펌프(222)가 결합된다.

또한, 주 챔버, 챔버 1, 챔버 2 및 챔버 3으로부터 압력 신호(PS, PS1, PS2, PS3)를 각각 수신하기 위해 신호선(도시되지 않음)을 통해 각각의 압력 센서(P, P1, P2, P3)에 결합되는 측정 모듈(210)이 도시되어 있다. 또한, 측정 모듈(210)은 각각 상류 밸브 신호(USVS), 하류 밸브 신호(DSVS) 및 진공 펌프 신호(VPS)를 제공하기 위해 신호선(도시되지 않음)을 통해 상류 밸브(112), 하류 밸브(114) 및 진공 펌프(222)에 결합된다. 많은 구현예에서, 상류 밸브 신호(USVS), 하류 밸브 신호(DSVS), 및 진공 펌프 신호(VPS)의 각각은 전기 제어 신호(예를 들어, 직류 전압) 일 수 있다.

예를 들어, 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 상류 밸브(112) 및 하류 밸브(114)는 고전압으로 폐쇄되고 저전압(예를 들어, 제로(0) 전압)으로 개방되도록 구성될 수도 있고, 진공 펌프(222)는 고전압으로 턴온되고 저전압으로 턴오프될 수 있다. 다른 구현예에서, 상류 밸브(112), 하류 밸브(114) 및 진공 펌프(222) 중 하나 이상은 다양한 전압에 걸쳐 비례 응답으로 작동하도록 구성될 수 있다는 것이 또한 고려된다. 이들 다른 구현예에서, 상류 밸브 신호(USVS), 하류 밸브 신호(DSVS), 및 진공 펌프 신호(VPS) 중 하나 이상은 상류 밸브(112), 하류 밸브(114), 및/또는 진공 펌프(222)의 원하는 설정에 따라 다양한 전압에 걸쳐 달라질 수 있다. 전기 제어 신호 대신에 공압 제어 신호가 이용될 수 있다는 것이 또한 고려된다.

요구되지는 않지만, 상류 밸브(112)는 MFC(102)로부터의 유동을 수용하도록 배치되는 (도 2a에 도시되는 바와 같은) 3방향 밸브로서 구현될 수 있고, 상류 밸브(112)는 주 챔버에 결합되는 하나의 출력 및 우회 도관(116)을 통해 진공 펌프(222)에 결합되는 다른 출력을 갖는다. 상류 밸브(112)는 1) 가스가 주 챔버 내로 유동하지 않고 우회 도관(116)을 통해 유동하지도 않도록 완전히 폐쇄될 수 있고; 2) 주 챔버로의 경로를 폐쇄하는 동안 우회 도관(116)으로는 개방될 수 있으며; 및 3) 우회 도관(116)으로의 경로를 폐쇄하는 동안 주 챔버로의 경로는 개방할 수 있다. 대안적으로, 개별 우회 밸브가 유동을 우회 도관(116)에 연결할 수도 있고, 이들 구현예에서, 우회 밸브는 상류 밸브(112)가 폐쇄되어 있는 동안 개방될 수 있다. 이들 밸브 구성은 아래에서 설명되는 적어도 3개의 시험 모드를 가능하게 할 수 있다.

또한, 각각의 챔버는 대응하는 챔버 내로 유동하는 가스의 온도를 취득하도록 배치되는 온도 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 각각의 온도 센서로부터의 온도 신호는 명료성을 위해 도면에 도시되지 않은 연결에 의해 측정 모듈(210)에 제공된다. 측정 모듈(210)에 연결되는 압력 센서로부터의 신호선도 도시되지 않는다. 그리고, 측정 모듈(210)과 상류 밸브(112), 하류 밸브(114) 및 진공 펌프(222) 사이의 연결 또한 명료성을 위해 도시되지 않는다.

많은 구현예에서, 각각의 챔버는 상이한 체적을 갖지만, 일부 구현예에서, 주 챔버는 챔버 1, 챔버 2, 또는 챔버 3 중 하나와 동일한 체적을 갖는다. 챔버 1, 챔버 2, 및 챔버 3 중 하나 이상과 동일한 체적을 갖는 챔버 1, 챔버 2, 또는 챔버 3 중 하나로 도 2a의 실시예(200A)를 구현하는 것도 가능하다. 압력 센서(P1, P2 및 P3) 각각은 동일한 압력 범위 또는 상이한 압력 범위로 구현될 수 있다. 유량 제한기(220)는 다양한 상이한 유형의 제한기에 의해 구현될 수 있다. 유량 제한기(220)의 기능은 챔버 1, 챔버 2, 또는 챔버 3 내로의 유량이 주 챔버에서의 압력 변화만큼 크게 응답하지 않도록 응답을 평활화하거나 감쇠시키는 것이다. 더 구체적으로, 주 챔버로부터 다른 챔버로의 유량은 유량 제한기(220)에 의해 제한되며, 이는 평활화 또는 감쇠를 야기한다. 따라서, 챔버 1, 챔버 2 및 챔버 3 내의 압력은 유량의 변화로 인한 주 챔버 내의 압력 변동만큼 변동하지 않을 것이다.

실시예(200A)의 작동 양태는 채용되는 시험 모드에 따라 달라지지만, 실시예(200A)에 의해 수행되는 모든 시험 모드에서, 하류 밸브(114)는 개방되고, 진공 펌프(222)는 모든 챔버로부터 가스를 배기하도록 연결된다. 챔버로부터 가스를 배기할 때, 챔버 내의 압력을 임계 압력 미만으로 저하시키지 않으면서 챔버 내의 임계 압력에 도달할 때까지 챔버로부터 가스를 배기하는 것이 유리하다는 것이 발견되었다. 구체적으로, 일부 경우에, 유량 제한기(220)는 챔버 내의 압력이 임계 압력을 초과하여 머무를 때 더 신뢰성 있게 작동한다는 것이 발견되었다. 예를 들어, 임계 압력은 100 Torr(약 13.3kPa)일 수 있거나, 임계 압력은 10 Torr(약 1.3kPa)일 수 있지만, 이러한 임계 압력은 단지 예시적인 것이고, 사용되는 유량 제한기(220)의 특정 유형에 따라 다른 임계 압력이 사용될 수 있다.

실시예(200A)의 변형예에서, 각각의 추가 챔버(챔버 1, 챔버 2 및 챔버 3)는 대응하는 하류 밸브(114)를 통해 진공 펌프(222)에 결합되는 배기 포트를 포함할 수 있다. 시험 모드 중에, (도 2a에 도시되고 전술된 바와 같이) 단일 하류 밸브(114)를 개방 및 폐쇄하는 대신에, 모든 하류 밸브(114)가 동시에 개방 및 폐쇄된다. 이러한 유형의 구성은, 추가 챔버(챔버 1, 챔버 2, 및 챔버 3)를 배기하기 위해 가스가 유량 제한기(220)를 통해 인입될 필요가 없기 때문에, 모든 챔버, 특히 고체적 챔버로부터의 가스의 빠른 배기를 제공한다.

또한, 실시예(200A)에 의해 수행되는 모든 시험 모드에서, 가스가 챔버로부터 배기된 후에, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고, 상류 밸브(112)는 가스가 주 챔버로는 유동할 수 있고 우회 도관(116)으로는 유동하지 않도록 위치된다. 가스 유동이 시작되면, 가스는 주 챔버로 들어가고, 이는 주 챔버 내에서 압력이 상승되게 한다. 그 순간에, 압력의 상승률은 주로 주 챔버의 체적에 의해 규정된다. 주 챔버 내의 압력이 상승하는 동안, 가스는 유량 제한기(220)를 통해 추가 챔버 내로 유동하기 시작한다. 주 챔버 내의 압력 변화율은 감속될 것이고, 모든 다른 챔버 내의 가스 압력은 그 체적 및 유량 제한기(220)의 제한 특성에 따라 상승할 것이다. 가스가 챔버 내로 유동하는 동안, 각각의 챔버 내의 압력 및 온도는 상이할 수 있다. 유동이 정지될 때(예를 들어, MFC(102)가 폐쇄되거나 입구 밸브가 폐쇄될 때), 압력 및 온도는 소정 시간 후에 동일해질 것이다.

제1 시험 모드에서는, 하류 밸브(114)가 개방되어 챔버로부터 가스를 배기하는 동안, 상류 밸브(112)는 초기에 완전히 폐쇄되어, 가스는 주 챔버 내로 유동하지 않고 우회 도관(116) 내로 유동하지도 않는다. 상류 밸브(112)가 완전히 폐쇄되어 있는 동안, MFC(102)는 제로-유량 세트포인트로 설정되어 MFC(102) 내의 밸브를 폐쇄한다. 그후, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고, 상류 밸브(112)는 가스가 위에서 설명된 바와 같이 주 챔버 내로만 유동(우회 도관(116) 내로는 유동하지 않음)할 수 있록 위치된다. 그후, MFC(102)의 세트포인트는 제로-유량 세트포인트로부터 비제로 세트포인트로 변경되고, 가스는 MFC(102)를 통해 주 챔버로 유동할 것이다.

제2 시험 모드에서는, 하류 밸브(114)가 개방되어 챔버로부터 가스를 배기하는 동안, 상류 밸브(112)는 가스가 우회 도관(116)을 통해 유동하고 주 챔버 내로는 유동하지 않게 하도록 위치된다. 그후, MFC(102)는 비제로 세트포인트로 설정되어 가스가 MFC(102)를 통해 우회 도관(116) 내로 유동하게 될 것이다. 그후, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고, 상류 밸브(112)는 가스가 MFC(102)를 통해 계속 유동할 수 있도록 위치되지만, 가스는 주 챔버 내로만 유동(우회 도관(116) 내로는 유동하지 않음)할 것이다. 따라서, 이 제2 시험 모드는 MFC(102)가 이미 안정화된 유량을 제공했을 때 MFC(102)의 시험을 가능하게 한다. 이러한 제2 시험 모드에서는, 가스가 MFC(102)를 통해 주 챔버 내로 유동하는 동안, MFC(102)의 세트포인트는 다른 세트포인트로 변경되어 하나의 비제로 세트포인트로부터 다른 세트포인트까지 MFC(102)의 작동을 시험할 수 있다.

제3 시험 모드에서는, 하류 밸브(114)가 개방되어 챔버로부터 가스를 배기하는 동안, MFC(102)에는 비제로 세트포인트가 주어지고 상류 밸브(112)는 가스가 제1 유량으로 N개의 챔버의 모임 내로 유동할 수 있게 하도록 위치되는 한편, 개방된 하류 밸브(114)는 가스가 제1 유량을 초과하는 제2 유량으로 N개의 챔버의 모임로부터 인출될 수 있도록 하여 N개의 챔버의 외부에 존재하는 것보다 더 낮은 압력을 N개의 챔버 내에 생성한다.

임계 압력이 도달될 때, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고(따라서, N개의 챔버의 모임로부터의 가스의 인출을 중단함), 상류 밸브(112)는 가스가 MFC(102)를 통해, 상류 밸브(112)를 통해, 그리고 주 챔버 내로 계속 유동할 수 있게 하도록 위치된다. 제2 시험 모드와 유사하게, 이 제3 시험 모드는 MFC(102)가 이미 안정화된 유량을 제공했을 때 MFC(102)의 시험을 가능하게 하고, 가스가 MFC(102)를 통해 주 챔버로 유동하는 동안, MFC(102)의 세트포인트는 다른 세트포인트로 변경되어 하나의 비제로 세트포인트로부터 다른 세트포인트까지 MFC(102)의 작동을 시험할 수 있다.

그러나, 제3 시험 모드는 MFC(102)를 통한 유량이 충분히 작은 경우에만 신뢰성 있게 작동할 수 있으며, 이는 가스가 MFC(102)를 통해 동시에 챔버 내로 유동하는 동안 진공 펌프(222)가 챔버 내에서 임계 압력을 달성할 수 있게 한다. MFC(102)를 통한 유량이 너무 높은 경우(따라서, 챔버 내에서의 임계 압력이 도달되지 않음), 미리규정된 시간 간격이 대신 사용될 수 있다. 미리규정된 시간이 경과하면, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고, 챔버 내의 압력이 여전히 임계 압력보다 높더라도, 시험 프로세스는 다른 시험 모드와 유사한 방식으로 계속된다. 물론, 챔버 내의 압력은 적절한 시스템 작동, 성능 및 정확도의 요건을 충족시켜야 한다.

도 2a에 도시되는 실시예(200A)에는 많은 잠재적인 변형예가 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 실시예(200A)의 단순화된 변형예에서, 우회로는 생략되고 상류 밸브(112)는 간단한 2방향 밸브에 의해 실현된다. 이러한 단순화된 변형예를 사용하면, 위에서 설명된 제1 및 제3 시험 모드는 수행될 수 있지만, 제2 시험 모드는 챔버 주위의 가스의 우회가 필요하고; 따라서, 단순화된 변형예는 제2 시험 모드에 적합하지 않다.

통상의 기술자는, 하류 밸브(114)는 시험 동안 폐쇄되기 때문에, 주 챔버 내의 압력은 MFC(102)의 시험이 더 이상 효과적으로 수행될 수 없는 시험 압력 임계값에 도달할 것이라는 것을 인식할 것이다. 따라서, 측정 모듈(210)은, 주 챔버 내의 압력이 시험 압력 임계값에 도달할 때 시험을 중단하도록 구성될 수 있다. 시험 압력 임계값의 특정값은, 압력 센서(P, P1, P2, P3)의 작동 범위; 가스가 더 이상 이상적인 가스처럼 거동하지 않는 압력; 및 높은 출구 압력에서 적절히 작동하는 MFC(102)의 능력을 포함하는 여러 인자에 의존할 수 있다.

다음에 도 2b를 참조하면, 실시예(200A)의 변형예인 실시예(200B)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도 2b에 나타낸 실시예(200B)는, 차단 밸브(230)(예를 들어, 전기적으로 제어가능한 차단 밸브)가 주 챔버를 추가 챔버에 결합시키기 위해서 유량 제한기(220)와 직렬로 이용되는 것을 제외하고, 도 2a의 실시예(200A)와 실질적으로 동일하다. 명료성을 위해 도시되지는 않지만, 측정 모듈(210)은 차단 밸브(230)에 제어 신호를 제공하기 위해 신호선에 의해 각각의 차단 밸브(230)에 결합될 수 있다. 본 실시예(200B)에서, 차단 밸브(230) 중 하나 이상이 폐쇄되어 시스템 구성을 변화시킬 수 있다. 이러한 능력은 시험되고 있는 MFC(102)의 유량 범위에 기초하여 구성이 선택될 수 있게 한다. 따라서, 도 2b의 실시예(200B)는 도 2a의 실시예(200A)에 비해 추가적인 유연성을 제공한다. 그러나, 도 2a의 실시예(200A)는 MFC(102)를 특정한, 변하지 않는 유량 범위에서 시험하기 위한 여전히 실행가능한 접근법이다.

도 2b에 도시되는 실시예의 변형예에서, 유량 제한기(220)는 포함되지 않고, 차단 밸브(230)는, 개방될 때, 각각의 차단 밸브(230) 내의 유로의 제한 특성으로 인해 유량 제한을 수행할 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 2a 및 도 2b에 도시되는 실시예(200A 및 200B)의 작동을 도시하는 3개의 그래프가 도시되어 있다. 도 3에는, (상이한 시간축을 따라): 1) 유량; 2) 압력 센서(P, P1, P2, 및 P3)로부터의 압력 측정; 및 3) (압력 측정으로부터 산출된) 산출 유량이 도시되어 있다. 도시되는 바와 같이, 급속한 유량의 편차가 발생하는 경우(지점 1에 도시됨), 주 챔버 내의 압력(압력 센서(P)로부터의 압력 측정에 의해 표시됨)이 먼저 영향을 받아(지점 3에 도시됨), 마치 주 챔버만이 존재하는 것처럼 압력의 상승률의 변화를 발생시킨다. 주 챔버의 체적은 모든 챔버의 총 체적보다 작기 때문에, 주 챔버 내의 압력에 대한 급속한 유량 편차의 효과는 훨씬 더 현저할 것이고, 유량의 편차는 단일 챔버 설계에서보다 더 신뢰성 있게 검출될 수 있다.

급속한 유량 편차 검출의 추정된 개선은 주 챔버의 체적에 대한 모든 챔버의 총 체적의 비율과 대략 동일하다. 그리고, 이 개선은 유량 편차가 발생하는 시간에 관계없이 효과를 얻는 점이 유리하다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 후반의 유량 편차(지점 2에 도시됨) 또한 후반의 제2 유량 편차 동안 압력 센서(P)에 의해 인지가능하게 감지된다(지점 4에서). 이러한 양태의 실시예(200A 및 200B)는 도 10에 도시된 설계 및 도 12에 도시된 그 작동과 대조적이다.

추가 챔버(챔버 1, 챔버 2, 및 챔버 3) 내로의 유량은 제한되기 때문에, 이들 챔버에서는 압력 상승률이 제한된다. 추가 챔버 각각에서의 제한된 압력 상승으로 인해, 압력 센서 신호는 적절히 필터링 되어 고주파 노이즈를 감소시키며, 결과적으로 산출 유량은 소음이 더 적어진다(도 15와는 대조적으로 도 3에서 지점 5 및 6에 도시되는 바와 같음). 각각의 순간에서의 시스템 내의 가스의 총량은 모든 압력 및 온도 센서로부터의 판독값 및 각각의 챔버의 공지된 체적을 사용하여 산출될 수 있다. 그 결과, 산출 유량에 불연속성이 없을 것이다.

이어서 도 4를 참조하면, 다수의 챔버가 직렬로 연결되어 있는 멀티-챔버 변화율 유량계(104)의 다른 실시예(400)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 챔버 체적은, 최소 챔버(챔버 1)가 상류 밸브(112)(시험 중에 MFC(102)에 연결됨)에 가장 가깝게 배치되고 최대 챔버(챔버 3)가 하류의 진공 펌프(222)에 가장 가깝도록 크기가 증가할 수 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 챔버 1, 챔버 2, 및 챔버 3 중 하나 이상은 동일한 체적을 가질 수 있다.

작동 시에, 상류 밸브(112)는 초기에 폐쇄되고, 하류 밸브(114)는 개방되며, 진공 펌프(222)는 모든 챔버로부터 가스를 배기하기 위해 이용된다. 그후, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고 상류 밸브(112)는 개방되며, 이는 가스가 먼저 챔버 1(최소 챔버)로 유동하도록 촉진하여, 챔버 1 내에 압력의 상승을 발생시킨다. 그 순간에, 압력의 상승률은 대부분 챔버 1의 체적에 의해 규정된다. 챔버 1에서 압력이 상승하는 동안, 가스는 유량 제한기(420)를 통해 챔버 2 내로 유동하기 시작한다. 챔버 1에서의 압력 변화율은 저하될 것이고, 챔버 2의 가스 압력은 그 체적 및 챔버 1과 챔버 2 사이의 유량 제한기(420)의 제한 특성에 따라 상승할 것이다.

유사한 프로세스가 시스템 내의 모든 다른 N-1개의 챔버에 대해 반복된다. 유량 제한기(420)에 의해 생성된 각각의 챔버 사이의 제한으로 인해, 모든 다음 하류 챔버에서의 의미있는 압력 상승은 나중에 시작될 것이다. 정상 상태 유량의 급속한 편차가 지점 1 및 2에서 발생하는 경우, 챔버 1 내의 압력이 가장 많이 영향을 받아, 마치 챔버 1만이 존재하는 것처럼 압력 상승률 변화를 발생시킨다(도 5에서 지점 7 및 8에 도시된 바와 같음). 챔버 1의 체적은 모든 챔버의 총 체적보다 작기 때문에, 챔버(1) 내의 압력에 대한 급속한 유량 편차의 영향은 압력 센서(P1)의 측정 압력에서 훨씬 더 뚜렷하고, 따라서 단일 챔버 설계보다 유량의 변동이 더 신뢰성 있게 검출될 수 있다(지점 9 및 지점 10). 가스의 유동이 정지될 때, 모든 챔버는 먼저 상이한 압력 및 온도를 가질 것이고, 이는 소정 시간 후에 동일해질 것이다. 실시예(400)는 도 2a를 참조하여 위에서 논의된 3개의 시험 모드에 따라 작동될 수 있다.

각각의 순간에서의 시스템 내의 가스의 총량은 모든 압력 및 온도 센서로부터의 판독값 및 각각의 챔버의 공지된 체적을 사용하여 산출될 수 있다. 그 결과, 산출 유량에 불연속성이 없을 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 4의 실시예와 관련하여, 유량 제한기(220, 420)는 모든 실시예의 중요한 부분이다. 유량 제한기(220, 420)의 구성은, 압력이 챔버 사이에서 어떻게 재분배되는지 및 결과적으로 유량 편차가 얼마나 정확하게 측정될 수 있는지를 규정한다. 유량 제한기(220, 420)는, 예를 들어 제한되지 않지만 다음의 유형의 제한 요소: 층류 유동 요소(LFE); 단순 오리피스 유형; 임계 유동 노즐; 및 차단 밸브에 의해 실현될 수 있다.

유량 제한기(220, 420)는 고정되거나 또는 조정가능할 수 있다. 조정가능한 경우, 유량 제한기(220, 420)는 수동으로 조정가능하거나 전기기계적으로 조정가능할 수 있다. 전기기계적으로 조정가능한 제한기로서 구현되는 경우, 유량 제한기(220, 420)는 시험 동안 비변경 위치로 설정될 수 있거나, 또는 유량 제한기(220, 420)는 작동 동안(예를 들어, 측정 시스템 파라미터 및 특정된 알고리즘에 기초하여) 동적으로 조정될 수 있다.

이어서 도 6을 참조하면, 상류 챔버(가스 입구에 더 가깝게 위치되는 챔버) 내의 압력에 기초하여 챔버들 사이의 제한을 조절하는 예시적인 제어 메커니즘을 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계(104)의 실시예(600)가 도시되어 있다. 도시되는 바와 같이, 본 실시예(600)의 측정 모듈(210)은 유량 제한기(620)에 유량 제한기 신호(FR1, FR2)를 제공하도록 구성된다.

도 6을 참조하면서, 예시적인 유량, 대응하는 압력 측정, 및 압력 측정으로부터 산출되는 유량의 그래프를 도시하는 도 7을 동시에 참조한다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 챔버 1 내의 압력이 지점 11 주위의 미리규정된 값(700)에 접근하는 동안, 챔버 1과 챔버 2 사이의 유량 제한기(620)는 더 많이 개방되고; 따라서 챔버 1 내의 압력이 시험 동안 미리규정된 값(700)에 도달하고 이후 그에 가깝게(예를 들어, 약간 위에 또는 약간 아래에) 머무를 수 있도록 챔버 1로부터 챔버 2로 더 많은 가스가 이동하게 한다. 이는 상류 챔버가 큰 입구 유량의 경우에 너무 높은 압력을 갖는 것을 방지할 것이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 가스가 챔버를 통해서 유동하는 동안, 하나 이상의 다른 상류 챔버(예를 들어, 챔버 2)가 또한 대응하는 미리규정된 압력 레벨(예를 들어, 지점 12 주위의 레벨(702))에 도달할 수 있고, 그후에 모든 가스는 더 높은 체적을 갖는 하류 챔버(예를 들어, 챔버(3))에 축적될 것이다.

이어서 도 8을 참조하면, 본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 실행될 수 있는 방법을 도시하는 흐름도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 가스는 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 인입되거나 인출된다(블록 802). 전술한 바와 같이, 본 명세서에 개시된 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템은 상승률 유형 시스템 또는 하락율 유형 시스템으로서 작동될 수 있다. 하락율 유형 시스템의 맥락에서, 챔버는 가스로 가압될 수 있고, 그후 하류 밸브(114)는 챔버로부터 가스를 인출하도록 개방될 수 있다. 예를 들어, 측정 모듈(210)은 상류 밸브(112)를 개방하고, 하류 밸브(114)를 폐쇄하며, 가스 가압기에 의해 N개의 챔버의 모임을 가압할 수 있다. 그후, 하류 밸브(114)는 개방되며, 상류 밸브(112)는 폐쇄되어 가스를 N개의 챔버의 모임으로부터 인출한다. 가스 가압기는 가스를 상류 밸브(112)에 공급하는 가압 가스 격납 용기일 수 있다. 상승률 유형 시스템의 맥락에서, 측정 모듈(210)은 상류 밸브(112)를 폐쇄하고, 하류 밸브(114)를 개방하며, 진공 펌프(222)로 N개의 챔버를 배기할 수 있다. 그후, 하류 밸브(114)는 폐쇄되고, 상류 밸브(112)는 개방되어 가스를 N개의 챔버의 모임 내로 인입시킨다.

도시되는 바와 같이, N개의 압력 센서로부터 판독값이 취득되고, N개의 압력 센서 중 각각의 하나는 N개의 챔버 중 대응하는 하나에 결합되고(블록 804), 가스는 N개의 챔버 사이에서 재분배된다(블록 806). 본 개시내용은 N개의 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 여러 수단을 구체화한다. 높은 레벨에서, 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템은 압력이 어떻게 재분배되는지를 규정하고, 따라서 가스가 챔버 사이에서 어떻게 재분배되는지를 규정하는 연결된 챔버 사이의 유량 제한부를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 제한부는 유량 제한기(220, 420) 및 차단 밸브(230)를 포함할 수 있다. 또한, N개의 챔버의 배열은 또한 가스가 챔버 사이에서 어떻게 재분배되는지를 규정한다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 위에서 논의된 실시예는 도 4 및 도 6을 참조하여 위에서 논의된 실시예와 상이한 진행(N개의 챔버 사이에서 가스가 재분배되는 방식의 측면에서)을 초래한다. 따라서, 제한부와 관련된 N개의 챔버의 배열 및 구성은 N개의 챔버 사이의 가스의 재분배를 수행한다(블록 806).

N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출되는 가스의 유량은 각각의 챔버의 압력 변화율에 기초하여 산출된다(블록 808). 이상 기체 법칙인 PV= nRT에 따르면, 가스 유량은 다음과 같이 산출될 수 있다: 유량=dn/dt=(V/R) * d(P/T)/dt. 높은 레벨의 정확도가 요구되지 않는 경우, 온도는 일정한 것으로 고려될 수도 있고, (예를 들어, 급속한 유량 편차를 검출하기 위해) 압력 도함수의 함수로서 유동이 산출될 수 있다: 유량 = V/(RT) * dP/dt. 멀티-챔버 변화율 유량계(104) 내로의 또는 그로부터의 총 유량은 N개의 챔버 각각으로의 가스 유량의 합과 동일하다. N개의 챔버 중 하나 이상으로의 유량은 가스가 챔버 사이에서 재분배되는 동안 음의 값일 수 있다는 것에 유의해야 한다.

이어서 도 9를 참조하면, 알고리즘을 수행하기 위해 논리 동작을 실행하는 본 명세서에 설명된 컴포넌트 및 시스템의 양태를 실현하기 위해 이용될 수 있는 물리적인 컴포넌트를 나타내는 컴퓨팅 시스템(800)의 블록도가 도시되어 있다. 예를 들어, 분석 모듈(106) 및 측정 모듈(210)은 프로세서 실행가능 명령어를 동반하는 컴퓨팅 시스템(800)에 의해 (적어도 부분적으로) 실현될 수 있다.

도시되는 바와 같이, 디스플레이(812) 및 비휘발성 메모리(820)는 버스(822)에 결합되며, 버스는 또한 랜덤 액세스 메모리("RAM")(824), 처리부(N개의 처리 컴포넌트를 포함함)(826), 아날로그 출력(828)의 모임, 및 아날로그 입력(830)의 모임에 결합된다. 도 9에 도시되는 컴포넌트는 물리적인 컴포넌트를 나타내지만, 도시된 컴퓨팅 시스템은 복제 및 분산될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

이 디스플레이(812)는 일반적으로 사용자에게 내용의 표시를 제공하도록 작동하고, 몇몇 구현예에서 디스플레이(812)는 LCD 또는 OLED 디스플레이에 의해 실현된다. 일반적으로, 비휘발성 메모리(820)는 본 명세서에 설명된 기능 컴포넌트와 연관되는 비일시적 프로세서 실행가능 코드를 포함하는 프로세서 실행가능 코드 및 데이터를 저장(예를 들어, 영구적으로 저장)하는 기능을 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 비휘발성 메모리(820)는 부트로더 코드, 소프트웨어, 운영 시스템 코드, 파일 시스템 코드 및 본 명세서에 설명된 방법을 용이하게 하기 위한 코드를 포함한다.

많은 구현예에서, 비휘발성 메모리(820)는 플래시 메모리(예를 들어, NAND 또는 ONENAND^TM 메모리)에 의해 실현되지만, 다른 메모리 유형이 또한 이용될 수 있다는 것이 분명히 예상된다. 비휘발성 메모리(820)로부터 코드를 실행하는 것이 가능할 수 있지만, 비휘발성 메모리(820) 내의 실행가능 코드는 전형적으로 RAM(824)으로 로딩되고 처리부(826)의 N개의 처리 컴포넌트 중 하나 이상에 의해 실행된다.

RAM(824)과 관련된 N개의 처리 컴포넌트는 일반적으로 비휘발성 메모리(820)에 저장된 명령어를 실행하여 본 명세서에 설명된 방법(예를 들어, 도 8을 참조하여 설명된 방법) 및 기능 컴포넌트를 수행하도록 작동한다. 예를 들어, 분석 모듈(106), 측정 모듈(210), 및 멀티-챔버 변화율 유량계(104) 및 매스 플로우 컨트롤러(102)의 임의의 다른 논리 양태는 RAM(824)으로부터 실행되는 비일시적 프로세서 판독가능 코드와 관련하여 N개의 처리 컴포넌트 중 하나 이상에 의해 실현될 수 있다.

인터페이스(832)는 일반적으로 사용자가 MFC 시험 시스템(100)과 상호작용할 수 있게 하는 하나 이상의 컴포넌트를 나타낸다. 인터페이스(832)는, 예를 들어, 키패드, 터치 스크린, 및 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 컨트롤을 포함할 수 있고, 인터페이스(832)는 사용자로부터의 입력을 (아날로그 출력(828)으로부터 출력될 수 있는) 세트포인트 신호로 변환하는 데 사용될 수 있다. 그리고 통신 컴포넌트(834)는 일반적으로 MFC 시험 시스템(100)이 외부 네트워크 및 장치와 통신할 수 있게 한다. 통상의 기술자는 통신 컴포넌트(834)가 다양한 무선(예를 들어, WiFi) 및 유선(예를 들어, 이더넷) 통신을 가능하게 하는 (예를 들어, 통합된 또는 분산된) 컴포넌트를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

개시된 실시예들의 이전의 설명은 통상의 기술자가 본 발명을 제조 또는 사용할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이들 실시예의 다양한 변경예는 통상의 기술자에게 명백하며, 본 명세서에 규정된 일반적 원리는 본 발명의 사상 또는 범위 내에서 다른 실시예에 적용될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 직렬, 병렬 및 직렬-병렬 토폴로지로 배치된 다수의 챔버의 상이한 변형을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 실시예로 제한되는 것으로 의도되어 있지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규 특징에 일치하는 가장 넓은 범위에 부합한다.

결론적으로, 본 발명은 특히 매스 플로우 컨트롤러 및 매스 플로우 미터를 평가하는 시스템 및 방법을 제공한다. 통상의 기술자는, 본 명세서에서 설명된 실시예에 의해서 달성되는 것과 실질적으로 동일한 결과를 달성하도록 본 발명, 그 이용 및 그 구성에서 수 많은 변형 및 치환이 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명을 개시된 예시적인 형태로 제한하려는 의도는 없다. 많은 변형예, 변경예 및 대안적인 구성이 개시된 발명의 범위 및 사상 내에 포함된다.

Claims

멀티-챔버 변화율 유량계 시스템이며, 시스템은,
N개의 챔버의 모임;
N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단;
N개의 압력 센서 - N개의 압력 센서 중 각각의 하나는 N개의 챔버 중 대응하는 하나에 결합됨 -;
N개의 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 수단; 및
압력 센서에 결합되어 가스의 재분배로 인한 N개의 챔버 각각에서의 압력의 변화율을 취득하고 N개의 챔버 각각에서의 압력의 변화율에 기초하여 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출하는 가스의 유량을 산출하는 측정 모듈을 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제1항에 있어서, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단은,
상류 밸브;
하류 밸브; 및
진공 펌프를 포함하며;
측정 모듈은,
　　　상류 밸브를 폐쇄하고, 하류 밸브를 개방하고, 진공 펌프에 의해 N개의 챔버를 배기하며;
　　　하류 밸브를 폐쇄하고 상류 밸브를 개방하여 가스를 N개의 챔버의 모임 내로 인입시키도록 구성되는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제2항에 있어서,
우회 밸브를 통해 N개의 챔버의 모임의 입구와 N개의 챔버의 모임의 출구 사이에 결합되는 우회 도관을 포함하고,
측정 모듈은,
상류 밸브가 폐쇄되어 하류 밸브가 폐쇄되기 전에 가스가 우회 도관을 통해 유동하여 비제로 유량을 생성하는 동안 우회 밸브를 개방하며,
가스를 N개의 챔버의 모임 내로 인입시키기 위해 상류 밸브의 개방과 관련하여 우회 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제3항에 있어서, 우회 밸브 및 상류 밸브는 3방향 밸브로 일체화되는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제1항에 있어서, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단은,
상류 밸브;
하류 밸브; 및
진공 펌프를 포함하며;
측정 모듈은,
상류 밸브를 개방하여 가스를 제1 유량으로 N개의 챔버의 모임 내로 인입시키고, 하류 밸브를 개방하여 가스를 제1 유량을 초과하는 제2 유량으로 N개의 챔버의 모임으로부터 인출하여 진공 펌프에 의해 N개의 챔버를 배기하며;
하류 밸브를 폐쇄하여 가스를 N개의 챔버의 모임 내로 인입시키도록 구성되는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제1항에 있어서,
N개의 온도 센서 - N개의 온도 센서 중 각각의 하나는 N개의 챔버 중 대응하는 하나에 결합됨 - 를 포함하며;
측정 모듈은 온도 센서에 결합되어 N개의 챔버의 각각의 온도를 취득하고 각각의 챔버에서의 압력의 변화율 및 N개의 챔버의 각각의 온도에 기초하여 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출하는 가스의 유량을 산출하는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제1항에 있어서, N개의 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 수단은 각각의 챔버와 하나의 다른 챔버 사이에 도관을 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제7항에 있어서, 도관은 유량 제한기 중 하나 이상을 포함하는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
제1항에 있어서, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 수단은,
상류 밸브;
하류 밸브; 및
가스 가압기를 포함하고;
측정 모듈은,
상류 밸브를 개방하고, 하류 밸브를 폐쇄하고, 가스 가압기에 의해 N개의 챔버의 모임을 가압하며;
하류 밸브를 개방하고 상류 밸브를 폐쇄하여 가스를 N개의 챔버의 모임으로부터 인출하도록 구성되는 멀티-챔버 변화율 유량계 시스템.
멀티-챔버 변화율 유량계 시스템으로 가스의 유량을 측정하는 방법이며, 상기 방법은,
N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 단계;
N개의 압력 센서로부터 판독값을 취득하는 단계 - N개의 압력 센서 중 각각의 하나는 N개의 챔버 중 대응하는 하나에 결합됨 -;
N개의 챔버 사이에서 가스를 재분배하는 단계; 및
N개의 챔버 각각에서의 압력의 변화율에 기초하여 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 유입하거나 유출하는 가스의 유량을 산출하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하는 단계는,
N개의 챔버를 배기시키는 단계; 및
상류 밸브를 개방하여 N개의 챔버의 모임 내로 가스를 인입시키는 단계를 포함하는 방법.
제11항에 있어서, N개의 챔버의 모임 주위의 가스를 우회시켜 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 가스를 인입시키거나 인출하기 전에 비제로 유량을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 가스를 N개의 챔버의 모임 내로 또는 그로부터 인입시키거나 인출하는 단계는,
가스를 제1 유량으로 N개의 챔버의 모임 내로 인입시키는 한편 가스를 제1 유량을 초과하는 제2 유량으로 N개의 챔버의 모임으로부터 인출하여 N개의 챔버의 외부에 존재하는 것보다 낮은 압력을 N개의 챔버에 생성하는 단계; 및
낮은 압력이 임계값에 도달할 때 N개의 챔버의 모임으로부터 가스를 인출하는 것을 중단하는 단계를 포함하는 방법.