[发明专利]用于提高质量流量控制器中的指示流量的系统和方法

说明书

优先权

本发明专利申请要求2013年3月8日提交并转让给受让人的标题为“READBACK SYSTEM AND METHOD FOR MASS FLOW CONTROLLERS”的临时申请61/775,094的优先权，其通过引用明确包含于此。

技术领域

本发明涉及质量流量控制系统，并且特别地而非限制性地，本发明涉及用于监视和控制流体的流量的系统和方法。

背景技术

典型的质量流量控制器(MFC)是用于设置、测量并控制诸如热蚀刻和干法蚀刻等的工业处理以及其它处理中的流体气体的流动的装置。MFC的重要部件是测量流经该装置的气体的质量流速的热式流量传感器。在热式流量传感器正测量实际流量时，将测量流量的指示作为“指示流量”经由指示流量输出报告至用户/操作员。然而，在许多情况下，由于来自热传感器的实际信号可能误表示实际流体流量并且可能产生假警报，因此并不期望将来自热传感器的实际信号作为指示流量报告至MFC的用户/操作员。

即使在实际流量正快速改变的情况下，质量流量控制器(MFC)的热式流量传感器通常也产生非常缓慢的信号。由于该传感器的响应时间对于流体流量的稳定控制而言很关键，因此通常通过利用“加速”滤波器处理来自热式流量传感器的缓慢信号来使该缓慢信号加速。然而，这种类型的加速还使信号噪声增大，但该“加速噪声”并没有反应流经传感器的流体流量的实际噪声，而仅是使信号变快的副作用。尽管加速噪声没有影响对流速进行控制的算法，但会给MFC的操作员带来与实际流体流量的质量有关的错误印象。更糟的是，加速噪声可以触发处理工具的假警报。结果，为了避免假警报，在向MFC操作员报告流量时，应尽可能地减少加速噪声。

由于MFC的设计，在某些条件下，在MFC中可能存在不期望报告至MFC的操作员的“内部”流量。该内部流量不会到达MFC的输出(到达处理工具)，但其可能穿过流量传感器，并且在实际上所感测到的内部流量没有传送至处理工具的情况下，可能将该内部流量作为传送至处理工具的实际流量而报告至操作员。例如在入口压力改变的情况下可能发生该内部流量，并且一定量的流体充满“无用体积(dead volume)”(流量传感器和阀之间的体积)以使整个流量传感器的压力均衡。这种流量严格来讲是内部的并且不应报告至客户。

不应报告至操作员的热式流量传感器信号的各方面的另一示例是在阀正非常快速地移动长距离时经过传感器的流体流量的可能明显尖峰。通常这些长且快速的阀移动在零流量设置点之后出现非零流量设置点的情况下发生，反之亦然。

尽管已尝试对提供至操作员的指示流量进行滤波(以例如减少假警报)，但现有方法中的一些方法依赖于如下复杂算法，其中这些复杂算法由于利用根据实际运行条件而可能大幅改变的经验参数因此在多数情况下已被证明是不可行的。

许多现有滤波器是时间常数可调的低通滤波器(“LPF”)。这种滤波器的缺点是调整时间常数以试图提供可接受的指示流量输出的方式。通常，基于偏离基准线(设置点)的容许流量偏离来进行数据的该调整。在测量流量处于偏离设置点的指定阈值内的情况下，滤波器时间常数高，由此降噪高。并且如果由于任何原因而导致流量读数移动到指定范围外，则滤波器时间常数瞬时减小，从而立即产生含噪声的指示流量。随着流量返回至设置点，滤波器时间常数缓慢地增大；由此噪声缓慢地减少。从用户的角度而言，指示流量的这种表现形式看似仿佛存在瞬时“流量振荡”或不稳定性，但是这些偏离仅是指示流量的滤波不足的结果，而并不表示实际流量。

一些其它算法在测量值处于容许范围外(通常在流量设置点附近)的情况下简单地隐藏测量流量，并且这些算法通常生成用于报告恒定流量的指示流量输出，直到(如所测量到的)实际流量返回至设置点为止。但如果流量偏离持续过长时间，则滤波器立即开始示出实际流量，这在指示流量中产生并不真正存在的流量尖峰。

因此，需要存在一种提供用于解决本方法在生成流体流量状况的指示流量方面的不足的新创新特征的方法和/或设备。

发明内容

以下概述了附图所示的本发明的典型实施例。在具体实施方式部分中更加全面地说明了这些以及其它实施例。然而，应当理解，并未意图将本发明局限于该发明内容或具体实施方式所述的形式。本领域技术人员能够意识到存在落在如权利要求书所述的本发明的精神和范围内的多个变形、等同物和替代结构。