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公開番号2025071063
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2024184130
出願日2024-10-18
発明の名称流体の流量制御に用いられるバルブアセンブリ及びバルブシステム
出願人イリノイトゥールワークスインコーポレイティド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G05D 7/06 20060101AFI20250424BHJP(制御;調整)
要約【課題】マスフローメータの提供。
【解決手段】マスフローメータは、第1のキャビティ及び第2のキャビティを含み、マスフローメータを通る流路を備える。マスフローメータはまた、第1のキャビティ及び第2のキャビティに隣接し、第1のキャビティがその上流に、第2のキャビティがその下流にある層流要素を備える。圧力変換器は、第1のキャビティ又は第2のキャビティの少なくとも一方に配置され、少なくとも1つのダイアフラムを含み、第1の圧力に対する少なくとも1つのダイアフラムの線形応答及び非線形応答を測定して、圧力を示す電圧信号を決定する。マスフローメータは、圧力変換器から得られた圧力読み取り値を、層流要素を通る質量流量を示す信号に変換する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マスフローメータであって、
前記マスフローメータを通る流路であって、第１のキャビティ及び第２のキャビティを含む、流路と、
前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティに隣接する層流要素であって、前記第１のキャビティが前記層流要素の上流にあり、前記第２のキャビティが前記層流要素の下流にある、層流要素と、
前記第１のキャビティ又は前記第２のキャビティの少なくとも一方内に配置された圧力変換器であって、前記圧力変換器は、少なくとも１つのダイアフラムを含み、前記圧力変換器は、第１の圧力に対する前記少なくとも１つのダイアフラムの線形応答及び非線形応答を測定して、圧力を示す電圧信号を決定する、圧力変換器と、
を備え、
前記マスフローメータは、前記圧力変換器から得られた圧力読み取り値を、前記層流要素を通る質量流量を示す信号に変換する、
マスフローメータ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記マスフローメータはコントローラと通信し、前記コントローラは、
前記層流要素を通る所望の流量を示す設定値信号を受信し、
前記層流要素を通る質量流量を示す前記信号が、受信された前記設定値信号に実質的に一致するようにバルブ駆動信号を制御する、
ように動作可能である、請求項１に記載のマスフローメータ。
【請求項３】
前記ダイアフラムの定格圧力範囲は０ｐｓｉ～５０ｐｓｉである、請求項１に記載のマスフローメータ。
【請求項４】
前記ダイアフラムの線形の性能領域における定格圧力は５ｐｓｉ未満であり、主に非線形の性能領域における定格圧力は５ｐｓｉを超える、請求項１に記載のマスフローメータ。
【請求項５】
前記圧力変換器の非線形性能領域における前記圧力変換器の定格圧力は、線形性能領域における前記定格圧力の２０倍を超える、請求項１に記載のマスフローメータ。
【請求項６】
制御バルブが前記第１のキャビティの上流に配置され、前記マスフローメータは、圧縮性層流を計算するために、主にｍ＝Ｋ×（Ｐ１
２
－Ｐ２
２
）に基づく方程式を使用し、前記制御バルブの駆動信号が前記制御バルブを位置決めするために使用される、請求項２に記載のマスフローメータ。
【請求項７】
制御バルブが前記第１のキャビティの上流に配置され、前記マスフローメータは、音速流を計算するために、主にｍ＝Ｋ×Ｐ１に基づく方程式を使用し、前記制御バルブの駆動信号が前記制御バルブを位置決めするために使用される、請求項２に記載のマスフローメータ。
【請求項８】
制御バルブが前記第２のキャビティの下流に配置され、前記マスフローメータは、層流を計算するために、主にｍ＝Ｋ×（Ｐ１－Ｐ２）／（Ｐ１＝Ｐ２）／２）に基づく方程式を使用し、前記制御バルブの駆動信号が前記制御バルブを位置決めするために使用される、請求項２に記載のマスフローメータ。
【請求項９】
前記圧力変換器は絶対圧センサであり、前記マスフローメータは差圧センサを更に備え、前記差圧センサは少なくとも１つのダイアフラムを含み、前記差圧センサは前記少なくとも１つのダイアフラムの各側における第２の圧力と第３の圧力との間の差に対する線形応答及び非線形応答を測定して、前記圧力差を示す電圧信号を決定する、請求項１に記載のマスフローメータ。
【請求項１０】
前記圧力変換器は、第１の差圧センサ及び第２の絶対圧センサを備え、前記第１の差圧センサ及び前記第２の絶対圧センサは、前記少なくとも１つのダイアフラムの線形応答及び非線形応答を測定して、前記第１の圧力を示す電圧信号を決定する、請求項１に記載のマスフローメータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
半導体ウェハの製造で使用される機器は、所望の生産歩留まりを維持するために高精度で動作することが要求される。集積回路を生成するプロセスでは、半導体ウェハは、プロセスチャンバ内で或る特定の化学物質を用いて処理される。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）は、これらの化学物質を一貫した方法でかつ精密な流量でプロセスチャンバに供給するために使用される。これは、ＭＦＣが、非常に厳しい正確度を保持し、複数の設定値で動作し、ウェハ製造プロセス中に絶えず停止及び再始動する必要があるため、著しく困難である可能性がある。そのような正確度を管理するために、現行技術水準のＭＦＣは、プロセッサベースの制御ユニット、多数のセンサ、及び高度診断システムを装備している。
続きを表示（約 800 文字）【０００２】
本開示の特徴及び利点がより完全に理解されるように、ここで、添付の図とともに詳細な説明を参照する。添付の図において、異なる図における対応する数字は、対応する部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
本開示の或る特定の実施形態による、バルブの上流に流量センサを有する圧力ベースのマスフローコントローラの概略の説明図である。
【０００４】
本開示の或る特定の実施形態による、絶対圧及び差圧組合せ圧力変換器アセンブリの概略の説明図である。
【０００５】
或る特定の例示の実施形態による、圧力センサの説明図である。
或る特定の例示の実施形態による、圧力センサの説明図である。
【０００６】
本発明の教示の１つの実施形態に従って実装された、０ｐｓｉ～５ｐｓｉの支配的な線形範囲及び５ｐｓｉ～６０ｐｓｉの非線形範囲を有する、プロトタイプＭＦＣの性能モデリングの説明図である。
【０００７】
本発明の１つの実施形態に従って実装された、デバイスの使用範囲を非線形範囲に拡張する場合における実施形態の改善された性能が示された、圧力センサの性能特性（センサ感度及び非線形性）を示すテストデータの説明図である。
【０００８】
ＭＦＣに使用される従来のセンサの性能と、本発明の１つの実施形態に従って実装されるＭＦＣに使用されるセンサの性能との比較を示す説明図である。
【０００９】
本発明の１つの実施形態に従って実装されたプロトタイプ圧力センサの経時安定性を示すエージングテストの説明図である。
【００１０】
或る特定の例示の実施形態による、コンピューティングマシン及びシステムアプリケーションモジュールの説明図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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