KR101005031B1

KR101005031B1 - 유체혼합시스템 및 유체혼합장치

Info

Publication number: KR101005031B1
Application number: KR1020080084568A
Authority: KR
Inventors: 카츠토시 이토; 야스노리 니시무라
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-12-30
Also published as: JP2009056411A; US8201989B2; CN101376088A; CN101376088B; US20090059717A1; KR20090023230A; JP5001757B2

Abstract

혼합하는 복수의 유체의 유량을 단시간에 안정화할 수 있는 유체혼합시스템을 제공하기 위해, 복수의 유체(A, B)를 혼합하여 용기(111)로 출력하는 유체혼합시스템(10)에 각 유체(A, B)에 대응하여 마련되고, 상기 유체(A, B)를 상기 용기(111)로 출력하는 복수의 개폐밸브(15A, 15B)를 마련하며, 상기 복수의 개폐밸브(15A, 15B)를 1 주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라 순서대로 개폐한다.

Description

유체혼합시스템 및 유체혼합장치{FLUID MIXING SYSTEM AND FLUID MIXING APPARATUS}

본 발명은 복수의 유체를 소정의 혼합비로 출력하는 유체혼합시스템 및 유체혼합장치에 관한 것이다.

반도체제조공정 등에서, 웨이퍼에 절연막 또는 금속막을 성장시킨 후에(성막 형성 단계), 포토레지스트 패턴을 웨이퍼에 형성하고(포토리소그래픽 단계), 그 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 가공하며(에칭 단계), 그 후 실리콘 웨이퍼에 도전층을 형성하고(불순물 첨가 단계), 요철이 있는 막의 표면을 연마하여 평평하게 한다(CMP 단계). 이 사이에도, 반도체제조공정에서 웨이퍼의 더러움이나 먼지를 제거하거나(세정 단계), 사용 후의 포토레지스트를 제거하거나(레지스트 박리 단계), 웨이퍼를 가열하거나(어닐링 단계) 하는 것이 행해진다.

이와 같이, 반도체제조공정에서 다른 종류의 단계를 조합하여 반복하는 것에 의해 트랜지스터 등의 장치나 배선이 웨이퍼에 만들 수 있다. 이때, 박막 형성 단계나 어닐링 단계, 에칭 단계 등에서는 복수의 가스를 혼합하여 웨이퍼에 공급한다. 또한 포토리소그래픽 단계 등에서는 복수의 약액을 혼합하여 웨이퍼에 공급한 다. 복수의 가스의 혼합비나 복수의 약액의 혼합비는 막 두께 등에 영향을 미치기 때문에, 엄격하게 관리할 필요가 있다. 그 관리를 위해서, 종래부터 반도체제조장치에 복수의 유체(가스, 약액 등)를 혼합하여 출력하는 유체혼합시스템이 적용되고 있다.

도 14는 종래의 유체혼합시스템(100)의 일례를 나타낸 블록도이다.

유체혼합시스템(100)은 공급원(103A, 103B)에서 공급되는 2 종류의 가스(X, Y)를 소정의 혼합비로 혼합시켜고, 진공펌프(112)를 이용하여 감압하여 처리실(111)로 출력한다.

유체혼합시스템(100)은 제1 및 제2 개폐밸브(102A, 102B)를 개방하여 2 종류의 가스(X, Y)를 처리실(111)로 흘려보낼 때에, 제1 매스 플로우 컨트롤러(101A)와 제2 매스 플로우 컨트롤러(101B)에 의해 가스(X)와 가스(Y)를 혼합비에 따른 설정유압으로 조정한다. 제1 및 제2 개폐밸브(102A, 102B)에서 출력된 상기 가스(X, Y)는 합류하여 혼합된 후, 처리실(111)로 공급된다.

처리실(111)에서 상기 가스(X, Y)가 소정의 혼합비로 공급되면, 성막 형성공정 등의 프로세스를 개시한다(예를 들면, 일본공개특허 2007-175691호 참조).

그러나, 종래의 유체혼합시스템(100)은 제1 및 제2 매스 플로우 컨트롤러(101A, 101B)가 유량제어를 개시한 후부터 상기 가스(X, Y)를 설정유량으로 조정하여 처리실(111)로 안정 공급할 때까지 시간이 걸렸다.

구체적으로, 본 발명자들은 혼합가스의 혼합비가 3:100가 되도록, 비중이 큰 가스(X)(예를 들면, SF₆)의 설정유량을 6sccm, 비중이 작은 가스(Y)(예를 들면, 질소)의 설정유량을 200sccm으로 하여, 제1 및 제2 매스 플로우 컨트롤러(101A, 101B)가 출력하는 유량과, 유체혼합시스템(100)이 처리실(111)로 출력하는 출구유량을 계측하였다. 또한, 유속은 관로 지름에 따라 결정하지만, 여기서는 상기 가스(X, Y)의 관로 지름에 수반하는 유속조건을 같게 하고 있다. 이 실험결과를 도 15에 표시한다.

유체혼합시스템(100)은 도 15의 제1 MFC 지령신호와 제2 MFC 지령신호에서 나타난 것처럼, 제1 및 제2 매스 플로우 컨트롤러(101A, 101B)를 OFF에서 ON으로 전환하고 상기 가스(X, Y)의 유량제어를 동시에 개시하면, 도 15의 실선과 점선으로 나타낸 것처럼, 제1 및 제2 매스 플로우 컨트롤러(101A, 101B)의 출력유량은 유량제어개시 후부터 약 1초 후에 각 설정유량에 도달한다.

이것에 대하여, 유체혼합시스템(100)의 출력유량은 도 15의 굵은 선으로 나타낸 것처럼, 유량제어개시 후 약 5초가 경과한 무렵부터, 유량이 200sccm으로 안정화되고, 그 후 유량제어개시 후 약 15초 경과한 무렵부터 유량이 조금씩 증가하기 시작하여, 다시 그 후 유량제어개시 후 약 40초가 경과한 무렵에 유량이 상기 가스(X, Y)의 총 유량인 206sccm에 도달하여 안정화된다.

이와 같이, 유체혼합시스템(100)은 제1 및 제2 매스 플로우 컨트롤러(101A, 101B)가 동시에 OFF에서 ON으로 전환하여 가스(X, Y)를 설정유량으로 제어하기 시작하여도, 비중이 큰 (무거운) 가스(X)가 비중이 작은 (가벼운) 가스(Y)보다 늦게 처리실(111)에 도달하고, 가스(X, Y)를 각각 설정유량으로 처리실(111)로 안정하게 출력하는데, 약 40초가 걸렸다.

이 이유에 관하여 본 발명자들은 이하와 같이 고찰하였다.

가스(Y)의 비중이 가스(X)의 비중보다 작기 때문에 가스(Y)가 가스(X)보다 흐르기 쉽다. 또한, 가스(Y)의 유량이 가스(X)의 유량보다 많다. 따라서, 가스(Y)는 제2 매스 플로우 컨트롤러(101B)와 처리실(111)과의 사이에서 생기는 차압이 크고, 가스(X)보다 빨리 처리실(111)로 설정유량으로 공급된다.

한편, 가스(X)의 비중이 가스(Y)의 비중보다 켜서, 가스(X)는 가스(Y)보다 흐르기 어렵다. 그리고, 가스(X)가 가스(Y)에 합류할 때에 처리실(111)의 압력이 가스(Y)에 이해 이미 상승하여, 가스(Y)보다 흐르기 어려운 상태가 된다. 결국, 가스(X)는 가스(Y)에 합류되기 어렵다. 가스(X)는 제1 매스 플로우 컨트롤러(101A)가 출력하는 가스(X)의 압력이 처리실(111)의 압력보다 높아지면, 겨우 가스(Y)에 합류된다. 그 후, 가스(X)는 조금씩 유량이 증가하여, 곧 설정유량으로 처리실(111)로 공급되게 된다.

이와 같이, 무거운 가스(X)는 가벼운 가스(Y)에 의해 흐름이 저해되고, 처리실(111)로의 도달시간이 가스(Y)보다 느려지는 것을 알 수 있다.

반도체제조공정에 있어서 혼합가스를 사용하는 공정에서, 혼합가스의 혼합비가 안정화되고 나서, 즉 혼합하는 복수의 가스 유량이 설정유량으로 안정화되고 나서, 프로세스를 개시한다. 이 사이에 드는 시간은 웨이퍼에 어떤 프로세스도 행할 수 없는 무익한 시간으로, 반도체 등의 생산성이 저하된다. 이 때문에, 반도체제조 산업 등에서 혼합하는 복수의 유체의 유량을 단시간에 안정화시키는 것이 강하게 요청되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 혼합하는 복수의 유체의 유량을 단시간에 안정화시킬 수 있는 유체혼합시스템 및 유체혼합장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 각 유체를 공급하는 유체원와 상기 유체가 공급되는 용기와 접속가능하며, 복수의 유체를 혼합하여 혼합유체를 상기 용기로 출력하는 유체혼합시스템에 있어서, 상기 각 유체원과 상기 용기와의 사이에 마련되며, 상기 혼합유체를 상기 용기로 출력하는 복수의 개폐밸브와, 상기 복수의 개폐밸브를 1주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비(duty ratio)에 따라 순서대로 개폐하는 제어부를 포함한다.

또한 본 발명의 다른 태양에 관한 유체혼합장치는 상기에 기재하는 유체혼합시스템에 사용되며, 상기 복수의 개폐밸브와 상기 개폐밸브에 병렬로 접속하는 출력배관을 포함한다.

게다가 본 발명의 다른 태양에 의하면, 유체를 혼합하여 출력하는 유체혼합장치에 있어서, 압력조정수단과 개폐밸브를 직렬 일체로 연결한 복수의 유체공급유닛과, 상기 복수의 유체공급유닛이 병렬로 접속하는 출력배관과 상기 복수의 유체혼합유닛에 각각 탑재한 개폐밸브를 1 주기 사이에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라 순서대로 개폐하는 제어장치를 포함한다.

제1 실시형태에 관한 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 제1 및 제2 가스공급유닛(21A, 21B)이 포함하는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 1주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라서 순서대로 개폐하는 것에 의해, 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 순차 (교대로) 출력한다. 그러면, 비중이 크고 무거운 제2 가스(B)는 공통라인(12)으로 흘려 들어갈 때, 비중이 작고 가벼운 제1 가스(A)의 흐름을 저해하지 않고, 제2 개폐밸브(15B)에서 처리실(111)로 빨리 도달할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)에 의하면, 혼합하는 제1 및 제2 가스(A, B)의 유량을 단시간에 안정화할 수 있다.

이것에 의해, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 또는 유체혼합장치(20)를 사용하는 반도체제조장치(1)에서 혼합가스를 구성하는 제1 및 제2 가스(A, B)가 설정유량으로 안정화할 때까지 걸리는 시간이 단축되어 생산성이 향상된다.

제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 듀티 비가 당해 듀티 비에 따라서 개폐밸브(15B(15A))를 개폐한 경우에 개폐밸브(15B(15A))가 출력하는 유량과 선형 관계가 되는 유량특성 L1~L3, M1~M3를 가스마다, 유량특성 기억수단(56)에 미리 기억시키고, 유량혼합시에 혼합하는 가스에 대하여 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있는 유량특성을 취득하고, 듀티 비를 결정한다. 그 때문에, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)에 의하면, 혼합하는 가스의 종류나 혼합비 등이 변해도, 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있는 유량특성에 기초하여 듀티 비를 즉석에서 변경하여, 가스의 유량을 설정유량으로 빨리 제어 할 수 있다.

제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)의 상류 쪽에 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)를 배치하고 있다. 유량은 압력에 따라 변동한다. 따라서, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)에 의하면, 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)의 압력조정기구(39)를 수동으로 회전시켜서 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 흐르는 제1 및 제2 가스(A, B)의 설정압력이 변한 만큼으로, 듀티 비와 유량과의 관계를 나타내는 유량특성을 변경하고 유체의 혼합비를 순식간에 변경할 수 있다.

이와 같이, 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 혼합비를 순식간에 변경할 수 있기 때문에, 반도체제조장치(1)에 적용한 때, 성막형성단계에 있어서 막의 질을 자유롭게 변경하거나, 에칭단계에 있어서 다양한 조건으로 즉석으로 막을 식각할 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 출력배관(22)을 처리실(111)로 직접 접속하는 것에 의해, 처리실(111)에 근접하게 배치하고 있기 때문에, 제1 및 제2 가스(A, B)가 처리실(111)로 도달하는 시간을 한층 더 단축할 수 있다.

또한, 제2 실시형태에 관한 유체혼합장치는 가스공급유닛(63A, 63B)이 1개의 압력센서(65)를 공통으로 사용하기 때문에, 압력센서의 수를 제1 실시형태보다 줄일 수 있다. 무엇보다, 유체혼합장치(62)는 차단밸브(66)가 제1 실시형태보다 증가하지만, 가스공급유닛(63)의 연결 수를 증가한 경우에도, 연결 수에 따라 압력센서 의 수를 줄인 채, 차단밸브(66)는 1개로 해결한다. 따라서, 유체혼합장치(62)는 가스공급유닛(63)의 연결 수가 많은 만큼, 비용 절감이 늘어나 효율적이다.

다음으로 본 발명에 관한 유체혼합시스템 및 유체혼합장치의 일 실시형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시형태)

<반도체제조장치의 전체구성>

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유체혼합시스템(10)을 적용한 반도체제조장치(1)의 블록도이다.

제1 실시형태의 유체혼합시스템(10)은 종래기술과 같이 반도체제조공정에 사용되며, 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 혼합하여 처리실(111)로 출력한다. 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 혼합하는 「유체」의 일례인 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 제어하는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 순서대로 개폐하고, 제1 및 제2 가스(A, B)를 순차출력하는 것에 의해, 제1 및 제2 가스(A, B)를 혼합시키는 점에 특징이 있다.

반도체제조장치(1)는 예를 들면 처리실(111)을 진공펌프(112)에 의해 소정압까지 감압한 후, 유체혼합시스템(10)에서 제1 가스(A)와 제2 가스(B)의 혼합가스를 처리실(111)로 도입하고, 처리실(111)에 설치한 웨이퍼에 박막을 형성한다. 제1 실시형태에서 예를 들면 제1 가스(A)는 질소 가스 등과 같은 비중이 작은 (가벼운) 가스이며, 제2 가스는 SF₆ 등과 같은 비중이 큰 (무거운) 가스이다.

<유체혼합시스템의 전체구성>

유체혼합시스템(10)은 제1 가스(A)의 가스공급원(101A)에 접속하는 제1 공급라인(11A)과 제2 가스(B)의 가스공급원(101B)에 접속하는 제2 공급라인(11B)을 공통라인(12)에 접속한다. 제1 및 제2 공급 라인(11A, 11B)에 각각 상류 쪽에서 제1 및 제2 레귤레이터(「압력조정수단」의 일례)(13A, 13B)와 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)와 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)가 배치되어 있다. 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)와 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)와 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)는 컨트롤러(「제어장치」의 일례)(16)에 접속하여, 동작이 제어된다.

<유체혼합장치의 전체구성>

도 2는 도 1에 도시한 유체혼합장치(20)를 구체화한 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시한 유체혼합장치(20)의 부분 단면 측면도이다.

유체혼합장치(20)는 제1 공급 라인(11A)을 포함하는 제1 가스공급유닛(「유체공급유닛」의 일례)(21A)과 제2 공급 라인(11B)을 포함하는 제2 가스공급유닛(「유체공급유닛」의 일례)(21B)을 출력배관(22)에 병렬로 접속하고 있다. 제1 및 제2 가스공급유닛(21A, 21B)은 동일한 구조를 가지기 때문에, 이하에서는 제2 가스공급유닛(21B)에 관하여 설명한다.

가스공급유닛(21B)은 레귤레이터(13B), 압력센서(14B) 및 개폐밸브(15B)를 입력블록(24B), 유로블록(25B, 26B) 및 출력블록(27B)의 위에 각각 재치하고, 상방에서 볼트(V)를 체결하여 각 블록에 고정하는 것에 의해, 직렬 일체로 연결한 것이다. 출력블록(27B)의 접속 포트(28B)는 조인트(29)를 이용하여 출력배관(22)에 접속되어 있다.

출력배관(22)은 제1 및 제2 가스공급유닛(21A, 21B)에 접속하는 U자 형태의 합류관에 1개의 출력관이 마련되며, 출력관의 단부에 조인트(29)가 마련되어 있다.

유체혼합장치(20)의 입력블록(24B)의 접속 포트(23B)가 가스를 공급하는 배관에 접속되고 출력배관(22)이 조인트(29)를 이용하여 처리실(111)에 접속되는 것에 의해 반도체제조장치(1)에 조립된다.

도 3에 도시한 것처럼, 레귤레이터(13B)는 제1 포트(31)와 제2 포트(32)가 밸브시트(33)를 이용하여 연통하고 있다. 밸브요소(34)는 제1 스프링(35)에 의해 도면 중 상방으로 항상 가세되어 있다. 밸브요소(34)의 핀(34a)이 상방으로 돌출하여, 밸브시트(33)에 관통되어 있다. 핀(34a)의 상방에는 다이어프램(36)이 배치되어 있다. 다이어프램(36)의 배압면에는 가동축(38)이 접하고 압력조정기구(39)에 의해 조정된 제2 스프링(37)의 탄성력이 작용하고 있다.

이와 같은 레귤레이터(13B)는 다이어프램(36)의 수압면에 도면 중 상방으로 작용하는 제1 스프링(35)의 탄성력과 가스압의 합력과, 다이어프램(36)의 배압면으로 도면 중 하방으로 작용하는 제2 스프링(37)의 탄성력의 밸런스에 따라서, 다이어프램(36)이 변위하며, 가스압을 조정한다. 가스압이 설정압보다 높아지면, 다이 어프램(36)이 도면 중 상방으로 변위하여 밸브요소(34)와 밸브시트(33)와의 사이의 거리를 좁히고, 제2 포트(32)에서 출력하는 가스의 유량을 감소시켜서 가스압을 저하시킨다. 한편, 가스압이 설정압보다 낮아지면, 다이어프램(36)이 도면 중 하방으로 변위하고 밸브요소(34)와 밸브시트(33)와의 사이의 거리를 넓히고, 제2 포트(32)에서 출력하는 가스의 유량을 증가시켜서 가스압을 상승시킨다.

또한, 레귤레이터(13B)는 수동으로 설정압력을 조정한다. 즉, 레귤레이터(13B)는 압력조정기구(39)를 정방향으로 회전시켜서 제2 스프링(37)의 탄성력을 크게 하면, 설정압력을 상승시킬 수 있다. 역으로, 압력조정기구(39)를 정방향의 반대방향으로 회전시켜서 제2 스프링(37)의 탄성력을 작게 하면, 설정압력을 저하시킬 수 있다.

또한, 압력센서(14B)는 개폐밸브(15B)의 상류쪽 압력을 측정하는 것이다. 본 실시형태의 압력센서(14B)는 캐패시턴스 압력계(capacitance manometer)이다. 압력센서(14B)는 두께 0.1㎜ 정도로 얇게 형성된 금속제의 다이어프램(40)을 가스압에 대응하여 변위하도록 유지하고, 그 다이어프램(40)의 배압면 쪽에 금속기판(41)을 고정하고 있다. 금속기판(41)에는 도전성 전극이 배선되어 있다. 이와 같은 압력센서(14B)는 다이어프램(40)이 다이어프램(40)의 수압면에 가스압을 받아서 변위하면, 금속기판(41)과 다이어프램(40)과의 간격이 변화하여 정전용량이 변화하기 때문에, 정전용량의 변화를 가스압의 변화로서 검출한다.

또한, 개폐밸브(15B)는 지시유량을 만족할 수 있는 CV값을 가지는 것으로서, 전자밸브여도 에어 오퍼레이트 밸브여도 좋다. 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)는 후술하는 유량특성을 넓은 범위로 확보하기 위해서, 밸브개폐시에 생기는 맥동이 작고 또한 듀티 제어에 대한 응답성을 확보할 수 있는 동작주기를 가지는 것이 바람직하다. 이 동작주기가 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 듀티 제어할 때에 기준이 되는 1주기(100%)가 된다. 예를 들면, 본 실시형태에서는 개폐밸브(15B)는 동작주기가 5ms~500ms이고, 이 동작주기를 1주기로 하는 것이 바람직하다.

제1 실시형태의 개폐밸브(15B)는 전자밸브를 사용하고 있다. 개폐밸브(15B)는 판 형상의 가동 철심(43)과 밸브시트(43)를 포함하며, 둘은 판 스프링(44)에 고정되어 있다. 판 스프링(44)은 외주연이 보네트(bonnet; 45)와 밸브 바디(46)와의 사이에 협지되어 있다. 개폐밸브(15B)에서 솔레노이트(47)가 보네트(45)에 내설되어 있다. 고정 철심(48)은 솔레노이트(47)에 고정 설치되어 있다.

이와 같은 개폐밸브(15B)는 판 스프링(44)의 탄성력에 의해 밸브시트(43)가 밸브 좌(46a)에 접하여, 밸브 봉인력을 제공한다. 솔레노이드(47)에 전류를 공급하여 고정 철심(48)을 여자시키면, 고정 철심(48)이 판 스프링(44)의 탄성력에 대항하여 가동 철심(42)을 흡인하고, 밸브시트(43)가 밸브 좌(46a)에서 떨어진다. 이것에 의해, 입력포트(49)에 공급된 가스는 밸브 좌(46a)를 통해 출력포트(50)로 흘려, 출력된다. 이때, 가스는 밸브 개도에 의해 유량이 결정된다. 환언하면, 가스 유량은 솔레노이드(47)로 공급되는 전류값에 따라 결정된다.

<컨트롤러의 전기블록 구성>

도 4는 도 1에 도시한 컨트롤러(16)의 전기 블록도이다.

컨트롤러(16)는 주지의 마이크로컴퓨터로서, CPU(51)에 ROM(52), RAM(53), NVRAM(54) 및 I/O 인터페이스(55)가 접속하고 있다. 컨트롤러(16)는 유체혼합장치(20)에 조립되어도 좋고, 유체혼합장치(20)에 부속시켜서 상위장치(59)에 조립하여도 좋다. 제1 실시형태에서는 전자를 채용한다.

ROM(52)은 비휘발성의 읽기 전용 메모리로서, 각종 데이터나 프로그램을 기억하고 있다. RAM(53)은 휘발성의 읽기 및 기록가능한 메모리로서 워킹 메모리(working memory)로 기능한다.

I/O 인터페이스(55)는 신호의 입출력을 제어하는 것이다. I/O 인터페이스(55)에 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)나 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B), 표시부(57), 음성 출력부(58), 상위장치(59) 등이 접속하고 있다. 컨트롤러(16)는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)의 일차측 압력을 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)로 감시하고, 이상이 있는 경우에는 표시부(57)나 음성 출력부(58)에서 경고를 발생시켜 사용자에게 알리거나 반도체제조장치(1) 전체를 제어하는 상위장치(59)에 이상검출신호를 보낸다.

NVRAM(54)는 비휘발성의 읽기 및 기록가능한 메모리이다. NVRAM(54)에 일정주기의 동안에 개폐밸브(15B(15A))가 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비와, 듀티 비에 따라 개폐밸브(15B(15A))를 개폐한 때에 개폐밸브(15B(15A))가 출력하는 유량이 선형관계인 유량특성을 가스의 종류별로 기억하는 유량특성 기억수단(56)이 마련되어 있다. 유량특성은 가스의 특성이나 유체혼합장치(20)의 설계값 등에서 산출한 이론값이어도, 유체혼합장치(20)에서 혼합되는 가스를 실제로 흐르게 하여 계측 한 실측값이어도 좋다. 그리고, 유량특성은 표 데이터로서 기억하여도 좋고, 맵핑(mapping) 데이터로 기억하여도 좋다.

도 5 및 도 6은 도 4에 도시한 유량특성 기억수단(56)에 기억된 유량특성의 일례를 도시한 도면이다.

제1 실시형태에서 예를 들면, 제1 가스(A)와 제2 가스(B)의 유량특성은 도 5 및 도 6에 도시한 것처럼, 가스의 유량과 듀티 비와의 관계를 압력별로 맵핑 데이터로서, 미리 유량특성 기억수단(56)에 기억시키고 있다. 유량특성은 듀티 비와 유량이 선형 관계가 되는 범위를 이용하여 설정하고 있다.

제1 실시형태에서 듀티 비가 10% 미만의 범위에서는 개폐밸브(15B(15A))가 열리기 시작하는 동작에 즈음하여 유량특성이 불안정해진다. 한편, 듀티 비가 90%를 넘는 범위에서는 개폐밸브(15B(15A))가 전개하는 순간에 있어 유량특성이 불안정해진다. 듀티 비가 10% 이상 90% 이하의 범위는 개폐밸브(15B(15A))의 밸브시트(43)가 거의 등가속도로 이동하고, 밸브 개도에 따라서 가스 유량이 안정하게 변화하고 있다. 따라서, 제1 실시형태에서 듀티 비가 10% 이상 90% 이하의 범위로 유량과의 관계를 유량특성으로 하고, 유량특성 기억수단(56)에 기억하고 있다.

도 5 및 도 6에 도시한 것처럼, 제1 및 제2 가스(A, B)는 압력이 큰 만큼 유량특성의 기울기가 커진다. 결국 제1 및 제2 가스(A, B)는 가스압이 큰 만큼 각 듀티 비에 대응하는 유량이 많아진다.

여기서, 비중이 작은 (가벼운) 제1 가스(A)의 유량특성(도 5)과, 비중이 큰 (무거운) 제2 가스의 유량특성(도 6)을 비교하면, 제1 가스의 유량특성은 제2 가스 의 유량특성보다 기울기가 크다. 이것은 제1 가스(A)가 제2 가스(B)보다 비중이 작기 때문에 제2 가스(B)보다 흐르기 쉽고, 같은 듀티 비이어도 유량이 많아지기 때문이다.

<동작설명>

예를 들면 유체혼합시스템(10)은 제1 가스(A)를 0.75SLM씩, 제2 가스(B)를0.25SLM씩 처리실(111)로 공급하라는 지시를 컨트롤러(16)가 상위장치(59)에서 수신한 것으로 하자.

컨트롤러(16)는 혼합하는 제1 및 제2 가스(A, B)에 대응하는 유량특성을 NVRAM(54)의 유량특성 기억수단(56)에서 판독하고, RAM(53)에 카피한다. 이때, 유체혼합시스템(10)은 제1 및 제2 가스(A, B)의 복수의 유량특성 L1~L3(도 5 참조), M1~M3(도 6 참조) 중, 90% 듀티 비에 대응하는 유량이 혼합하는 제1 및 제2 가스(A, B)의 유량(0.75SLM과 0.25SLM)을 가산한 총 유량(1.0SLM)이 되는 유량특성 L1, M2를 유량특성 기억수단(56)에서 판독하고, RAM(53)에 기억한다.

유체혼합시스템(10)은 듀티 비에 따라 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 교대로 개폐동작시키고, 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 처리실(111)로 출력한다. 그를 위해서, 컨트롤러(16)는 RAM(53)에 기억한 제2 가스(B)의 유량특성 M2의 듀티 비를 반전시킨다. 이것을 제1 가스(A)의 유량특성 L1과 함께 1개의 그래프에 기재하면, 도 7의 M2'에 나타낸 것처럼 된다.

도 7은 도 1에 도시한 유체혼합시스템(10)의 동작시에 제1 및 제2 개폐밸 브(15A, 15B)를 제어하는 듀티 비와 그 듀티 비에 대응하는 유량과 제1 가스(A)와 제2 가스(B)의 혼합비의 관계의 일례를 도시한 도면이다. 종축은 듀티 비(%)를 나타내며, 좌측 횡축은 유량(SLM)을, 우측 횡축은 제1 가스(A)의 제2 가스(B)에 대한 혼합비(%)를 나타낸다.

도 7에 도시한 것처럼, 혼합비는 제1 가스(A)의 듀티 비와 유량과의 관계를 본따서 선형으로 변화하고 있다. 그 때문에, 유체혼합시스템(10)은 듀티 비를 제어하면 제1 및 제2 가스(A, B)를 원하는 혼합비로 조정할 수 있다.

컨트롤러(16)는 제1 가스(A)의 유량(0.75SLM)을 RAM(56)에 기억한 유량특성 L1에 조합하여, 제1 가스(A)의 듀티 비를 70%로 구하고, RAM(53)에 기억한다. 또한, 컨트롤러(16)는 제2 가스(B)의 유량(0.25SLM)을 RAM(53)에 기억한 유량특성 M2에 조합하여, 제2 가스(B)의 듀티 비를 30%로 구하고 RAM(53)에 기억한다.

그 후, 컨트롤러(16)는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 열고, 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)가 측정한 압력을 표시부(57)에 표시한다. 사용자는 표시부(57)를 보면서 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)의 설정압력이 RAM(53)에 기억한 제1 및 제2 가스(A, B)의 유량특성 L1, M2에 대응하는 압력으로 조정한다.

컨트롤러(16)는 제1 및 제2 가스(A, B)가 RAM(53)에 기억한 유량특성에 대응하는 압력, 즉 제1 가스(A)에 관하여는 0.1MPa, 제2 가스(B)에 관하여는 0.2MPa에 도달했는지를 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)가 측정한 압력측정결과에 기초하여 확인한다.

도 8은 도 1에 도시한 유체혼합시스템(10)의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

컨트롤러(16)는 제1 및 제2 가스(A, B)가 0.1MPa와 0.2MPa에 각각 도달한 것을 확인하고 나서, RAM(53)에 기억한 듀티 비(제1 가스(A)에 관하여는 70%, 제2 가스(B)에 관하여는 30%)에 따라서, 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 교대로 개폐한다.

결국, 유체혼합시스템(10)은 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 1회씩 교대로 개폐하는 1주기에 해당하는 동작시간을 T1으로 한 경우, 컨트롤러(16)는 T1 중 제1 가스(A)의 듀티 비 70%에 대응하는 시간(T2)만큼 제1 개폐밸브(15A)를 연 후, 제1 개폐밸브(15A)를 닫고, 그 후, T1 중 제2 가스(B)의 듀티 비 30%에 대응한 시간(T3)(T1-T2)만큼 제2 개폐밸브(15B)를 열고 나서 제2 개폐밸브를 닫는다.

유체혼합시스템(10)은 이 1주기의 동작을 반복하면서, 제1 및 제2 가스(A, B)를 처리실(111)로 공급한다.

여기서, 상위장치(59)는 프로세스에서 사용하는 가스종류를 변화시키는 경우에, 변경 후의 가스종류에 관한 정보(혼합하는 유체나 그 설정유량 등)를 포함한 신호를 컨트롤러(16)로 보낸다. 컨트롤러(16)는 신호에 포함된 유체의 종류나 그 설정유량에 따라서, 상기와 동일하게 하여 듀티 비를 구하여, 복수의 가스의 유량을 제어한다.

또한, 여기서는 2개의 가스공급유닛(21A, 21B)을 출력배관(22)에 접속한 유체혼합장치(20)를 사용하지만, 도 9에 도시한 것처럼, 3개 이상의 가스공급유닛(21A, 21B, 21C...)을 출력배관(22)에 병렬로 접속하여, 유체혼합장치(71)를 사 용한 유체혼합시스템(70)을 구성하여도 좋다.

이와 같이, 가스공급유닛(21)을 3개 이상 구비하여, 3종류 이상의 가스를 혼합하여 처리실(111)로 출력하는 경우에서도, 각 가스에 관하여 혼합하는 가스의 총 유량이 90%인 듀티 비의 유량이 되는 유량특성을 유량특성 기억수단(56)에서 판독하고, 상기와 동일하게 하여 듀티 비를 결정하며, 도 10에 도시한 것처럼, 각 개폐밸브(15A, 15B, 15C)를 순서대로 개폐하면 좋다.

그러나, 반도체 제조시에 이용되는 가스 중에는 폭발성 등의 관계로, 압력을 지나치게 올릴 수 없는 것이 있고, 90% 듀티 비가 혼합가스의 총 유량이 되는 유량특성이 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있지 않는 경우가 있다. 예를 들면, 제1 가스(A)의 설정유량을 1.0SLM, 제2 가스(B)의 설정유량을 0.5SLM으로 하는 지시를 컨트롤러(16)가 상위장치(59)에서 입력되었다고 하자.

이 경우, 제1 및 제2 가스(A, B)의 총 유량이 1.5SLM이 되는 것에 대해서, 도 6에 도시한 것처럼, 제2 가스(B)의 압력을 0.3MPa 이상으로 할 수 없는 경우에는 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있는 제2 가스(B)의 유량특성에서 90% 듀티 비가 1.5SLM이 되는 유량특성을 선택할 수 없다.

이 경우, 컨트롤러(16)는 제1 가스(A)가 가장 부드럽게 흐를 수 있는 조건의 유량특성 L3을 유량특성 기억수단(56)에서 판독하고, RAM(53)에 기억한다. 그리고, 컨트롤러(16)는 유량특성 L3 중 유량이 설정유량(1.0SLM)이 되는 듀티 비(50%)를 검색하고, 그 듀티 비(50%)를 제1 가스(A)의 듀티 비로 결정한다.

그리고, 컨트롤러(16)는 제1 가스(A)의 듀티 비가 50%인 것에서, 나머지의 50%를 제2 가스(B)의 듀티 비로 결정한다. 그리고, 듀티 비가 50%인 때에 유량이 설정유량 0.5SLM이 되는 유량특성 M2를 유량특성 기억수단(56)에서 판독하고, RAM(53)에 기억한다.

컨트롤러(16)는 이와 같이 하여, 제1 가스(A)의 듀티 비를 50%, 제2 가스(B)의 듀티 비를 50%로 결정하고 나서, 표시부(57)에 제1 및 제2 가스(A, B)를 RAM(53)에 기억한 유량특성 L3, M2에 대응하는 압력(0.3MPa와 0.2MPa)으로 제어하는 메시지를 표시한다. 사용자는 제1 및 제2 압력센서(14A, 14B)가 측정하는 압력이 각각 0.3MPa와 0.2MPa가 되도록, 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)를 조작한다.

그 후, 상기와 같이 결정한 듀티 비에 따라서, 제1 개폐밸브(15A)를 듀티 비 50%로 개폐한 후, 제2 개폐밸브(15B)를 듀티 비 50%로 개폐하는 동작을 반복하여, 제1 및 제2 가스(A, B)를 처리실(111)로 공급한다.

또한, 예를 들면, 도 9에 도시한 유체혼합시스템(70)을 이용하여 제1~제3 가스(A, B, C)의 유량을 제어하는 경우에, 제2 가스(B)가 압력을 올릴 수 없는 가스이고, 90% 듀티 비에 대응하는 유량이 제1~제3 가스(A, B, C)의 총 유량이 되는 유량특성을 구비한 것으로 하자. 여기서는 제3 가스(C), 제1 가스(A), 제2 가스(B)의 순으로 설정유량이 큰 것으로 한다.

이 경우에는 상기와 동일하게 하여, 설정유량이 큰 것부터 순서대로 듀티 비를 결정한다. 즉, 설정유량이 최대인 제3 가스(C)에 관하여, 90% 듀티 비에 대응하는 유량이 최대가 되는 유량특성을 검색하고, 제3 가스(C)의 설정유량에 대응하는 듀티 비를 결정한다. 그리고, 그 다음으로 설정유량이 많은 제1 가스(A)에 관하여, 제3 가스와 동일하게 하여 듀티 비를 결정한다. 게다가 설정유량이 최소인 제2 가스(B)에 관하여, 100%에서 제1 및 제3 가스(A, C)의 듀티 비를 감산하여 듀티 비를 결정하고, 결정한 듀티 비에 있어서 유량이 제2 가스(B)의 설정유량이 되는 유량특성을 유량특성 기억수단(56)에서 검색한다.

그리고, 유체혼합시스템(70)은 제1~제3 레귤레이터(13A, 13B, 13C)를 조작하여, 제1~제3 가스(A, B, C)의 듀티 비를 결정한 유량특성에 대응하는 압력으로 제1~제3 가스(A, B, C)의 가스압을 조정한다. 그리고, 유체혼합시스템(70)은 제1~제3 개폐밸브(15A, 15B,15C)를 듀티 비에 따라서 순서대로 개폐한다.

<제1 실시형태에 관한 유체혼합시스템 및 유체혼합장치의 작용효과>

따라서, 제1 실시형태에 관한 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 제1 및 제2 가스공급유닛(21A, 21B)이 포함하는 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 1주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라서 순서대로 개폐하는 것에 의해, 제1 가스(A)와 제2 가스(B)를 순차 (교대로) 출력한다. 그러면, 비중이 크고 무거운 제2 가스(B)는 공통라인(12)으로 흘려 들어갈 때, 비중이 작고 가벼운 제1 가스(A)의 흐름을 저해하지 않고, 제2 개폐밸브(15B)에서 처리실(111)로 빨리 도달할 수 있다. 따라서, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)에 의하면, 혼합하는 제1 및 제2 가스(A, B)의 유량을 단시간에 안정화할 수 있다.

이것에 의해, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 또는 유체혼합장치(20)를 사용하는 반도체제조장치(1)에서 혼합가스를 구성하는 제1 및 제2 가스(A, B)가 설 정유량으로 안정화할 때까지 걸리는 시간이 단축되어 생산성이 향상된다.

제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 듀티 비가 당해 듀티 비에 따라서 개폐밸브(15B(15A))를 개폐한 경우에 개폐밸브(15B(15A))가 출력하는 유량과 선형 관계가 되는 유량특성 L1~L3, M1~M3를 가스마다, 유량특성 기억수단(56)에 미리 기억시키고, 유량혼합시에 혼합하는 가스에 대하여 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있는 유량특성을 취득하고, 듀티 비를 결정한다. 그 때문에, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)에 의하면, 혼합하는 가스의 종류나 혼합비 등이 변해도, 유량특성 기억수단(56)에 기억되어 있는 유량특성에 기초하여 듀티 비를 즉석에서 변경하여, 가스의 유량을 설정유량으로 빨리 제어할 수 있다.

이와 같이, 유체혼합시스템(10) 및 유체혼합장치(20)는 혼합비를 순식간에 변경할 수 있기 때문에, 반도체제조장치(1)에 적용한 때, 성막형성단계에 있어서 막의 질을 자유롭게 변경하거나, 에칭단계에 있어서 다양한 조건으로 즉석으로 막 을 식각할 수 있다.

(제2 실시형태)

다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 유체혼합시스템(61)에 사용하는 유체혼합장치(62)의 평면도이다.

유체혼합시스템(61)은 유체혼합장치(62)의 구성을 제외하고, 제1 실시형태의 유체혼합시스템(10)과 구성이 동일하다. 따라서, 여기서는 제1 실시형태와 상위한 유체혼합장치(62)를 중심으로 설명하고, 제1 실시형태와 공통인 구성이나 작용효과에 관하여는 적절 설명을 생략한다.

유체혼합장치(62)는 제1 및 제2 가스공급유닛(63A, 63B)이 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)와 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 입력블록(24A, 24B)과 유로블록(25A, 25B)을 이용하여 직렬 일체로 연결되어 있다. 제1 및 제2 가스공급유닛(63A, 63B)은 유로블록(26A, 26B)을 통해 합류블록(64)에 연결되어 있다. 합류블록(64)은 유로블록(67)을 통해 압력센서(65)에 접속하고 있다. 압력센서(65)는 유로블록(68)을 통해 차단밸브(66)에 접속하고 있다. 차단밸브(66)는 출력블록(69)에 고정된다.

<작동 설명>

제2 실시형태의 유체혼합시스템(61)은 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 듀티 제어하기 전에, 제1 및 제2 가스(A, B)를 설정압력으로 조정한다. 이때, 유체혼합시스템(61)은 제1 가스(A)의 압력을 조정할 때 제2 개폐밸브(15B)와 차단밸브(66)를 닫고, 제1 개폐밸브(15A)를 열고 압력센서(65)에 의해 압력을 계측한다. 그리고, 압력센서(65)의 압력계측결과에 기초하여, 제1 레귤레이터(13A)에 의해 제1 개폐밸브(15A)를 흐르는 제1 가스(A)의 압력을 조정한다. 또한, 제 2 가스(B)의 압력조정도, 이와 마찬가지로 행한다.

유체혼합시스템(61)은 제1 및 제2 가스(A, B)가 설정압력으로 조정된 것을 압력센서(65)의 계측결과에 기초하여 확인하면서, 제1 및 제2 개폐밸브(15A, 15B)를 듀티 비에 따라서 순서대로 개폐시켜서, 제1 및 제2 가스(A, B)를 순서대로 (교대로) 출력한다.

<제2 실시형태에 관한 유체혼합장치의 작용효과>

제2 실시형태에 관한 유체혼합장치는 가스공급유닛(63A, 63B)이 1개의 압력센서(65)를 공통으로 사용하기 때문에, 압력센서의 수를 제1 실시형태보다 줄일 수 있다. 무엇보다, 유체혼합장치(62)는 차단밸브(66)가 제1 실시형태보다 증가하지만, 가스공급유닛(63)의 연결 수가 증가한 경우에도, 연결 수에 따라 압력센서의 수를 줄인 채, 차단밸브(66)는 1개로 해결한다. 따라서, 유체혼합장치(62)는 가스공급유닛(63)의 연결 수가 많은 만큼, 비용 절감이 늘어나 효율적이다.

본 발명은 발명의 정신 또는 중요한 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 특정한 형태로 구체화할 수 있다.

(1) 예를 들면 상기 실시형태에서 사용한 수동식의 제1 및 제2 레귤레이터(13A, 13B)를 전자 레귤레이터로 하여도 좋다. 이 경우, 외부에서 가스종류, 혼합비를 지시하는 것으로, 다양한 가스종류나 혼합비의 조건에 대응하여 자동으로 압력을 조정할 수 있다.

(2) 예를 들면 상기 실시형태에서 컨트롤러(16)가 상위장치(59)에서 혼합비를 입력하여 제1 및 제2 가스(A, B)를 제어하지만, 컨트롤러(16)에 혼합비를 입력하는 입력부를 마련하여 컨트롤러(16)로 혼합비를 직접 입력하여도 좋다.

(3) 예를 들면 상기 실시형태에서 복수의 가스공급유닛(21)을 출력배관(22)에 접속하고, 출력배관(22)을 처리실(111)에 접속하였다. 이에 대하여, 도 13에 도시한 것처럼, 가스공급유닛(21A, 21B)을 직접 처리실(111)로 접속하여 유체혼합시스템(80)(유체혼합장치(81))을 구성하여도 좋다. 이때, 처리실(111)에 제1 및 제2 가스공급유닛(21A, 21B)이 출력하는 제1 및 제2 가스(A, B)를 혼합하는 부실을 마련하면, 제1 및 제2 가스(A, B)를 확실히 혼합시키면서 처리실(111)의 웨이퍼로 공급할 수 있다. 이 경우에도, 상기 실시형태와 마찬가지로 듀티 비를 구하고, 각 가스공급유닛(21A, 21B)의 개폐밸브(15A, 15B)를 순서대로 개폐시키고, 각 가스를 처 리실(111)로 출력하면 좋다.

(4) 상기 실시형태에서 유체혼합시스템(1, 61, 70, 80) 및 유체혼합장치(20, 62, 71, 81)를 가스 등의 기체를 혼합하여 사용하지만, 약액 등의 액체를 혼합하여 사용하여도 좋다.

본 발명의 현재의 바람직한 실시형태를 설명하였지만, 이 기재는 예로서 기재한 것이며, 첨부된 청구항에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 다양한 변경·수정이 가능한 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 목적, 장점 및 이론을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 유체혼합시스템을 적용한 반도체제조장치의 블록도이다.

도 2는 유체혼합시스템의 유체혼합장치의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 유체혼합장치의 부분 단면의 측면도이다.

도 4는 컨트롤러의 전기 블록도이다.

도 5는 상기 컨트롤러의 유량특성 기억수단에 기억된 제1 가스의 유량특성의 일례를 도시한 도면이다.

도 6은 상기 컨트롤러의 유량특성 기억수단에 기억된 제2 가스의 유량특성의 일례를 도시한 도면이다.

도 7은 유체혼합시스템의 동작시에 제1 및 제2 개폐밸브를 제어하는 듀티 비와, 그 듀티 비에 대응하는 유량과, 제1 가스 및 제2 가스의 혼합비의 관계의 일례를 도시한 도면이다.

도 8은 유체혼합시스템의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 9는 본 발명의 유체혼합시스템의 변형례를 도시한 블록도이다.

도 10은 도 9에 도시한 유체혼합시스템의 동작을 나타낸 플로우 차트이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 관련된 유체혼합시스템에 사용하는 유체 혼합장치의 평면도이다.

도 12는 도 11에 도시한 유체혼합시스템의 측면도이다.

도 13은 유체혼합시스템의 변형례를 도시한다.

도 14는 종래의 유체혼합시스템의 일례를 도시한 블록도이다.

도 15는 도 14에 도시한 유체혼합시스템에 있어서, 비중이 큰 제1 가스와 비중이 작은 제2 가스와 제1 및 제2 가스의 혼합가스의 유량변화를 시계열로 도시한 것이다.

Claims

각 유체를 공급하는 복수의 유체원과 상기 유체가 공급되는 용기에 접속가능하며, 복수의 유체를 혼합하여 혼합유체를 상기 용기로 출력하는 유체혼합시스템으로서,

상기 유체원과 상기 용기와의 사이에 마련되고, 상기 혼합유체를 상기 용기로 출력하는 복수의 개폐밸브 및

상기 복수의 개폐밸브를 1 주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라서 순서대로 개폐하는 제어부를 포함하며,

상기 주기는 5msec 내지 500msec로 설정되며 상기 제어부가 주기를 반복하는 것을 특징으로 하는 유체혼합시스템.
제1항에 있어서,

상기 시스템은 상기 듀티 비가, 상기 듀티 비에 따라서 상기 개폐밸브를 개폐하는 경우에 상기 개폐밸브가 출력하는 유량과 선형 관계가 되는 유량특성을 상기 유체마다 기억하는 유량특성 기억수단을 더 포함하며,

상기 제어부는 상기 유량특성 기억수단에 기억되어 있는 상기 유량특성의 상기 듀티 비에 기초하여 상기 복수의 개폐밸브를 개폐하는 것을 특징으로 하는 유체혼합시스템.
제1항에 있어서,

상기 각 개폐밸브의 상류 쪽에 상기 유체의 압력을 조정하는 복수의 압력조정수단을 배치하는 것을 특징으로 하는 유체혼합시스템.
제2항에 있어서,

상기 각 개폐밸브의 상류 쪽에 상기 유체의 압력을 조정하는 복수의 압력조정수단을 배치하는 것을 특징으로 하는 유체혼합시스템.
제1항의 유체혼합시스템에서 사용되며, 복수의 개폐밸브와 상기 개폐밸브를 병렬로 접속하는 출력배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체혼합장치.
제5항에 있어서,

상기 개폐밸브와 압력조정수단을 직렬 일체로 연결한 유체공급유닛을 복수 포함하는 것을 특징으로 하는 유체혼합장치.
유체를 혼합하여 출력하는 유체혼합장치에 있어서,

압력조정수단과 개폐밸브를 직렬 일체로 연결한 복수의 유체공급유닛;

상기 복수의 유체공급유닛이 병렬로 접속하는 출력배관; 및

상기 복수의 유체공급유닛에 각각 탑재된 개폐밸브를 1 주기 동안에 개폐하는 비율을 나타내는 듀티 비에 따라 순서대로 개폐하는 제어장치;를 포함하며,

상기 주기는 5msec 내지 500msec로 설정되며 상기 제어장치가 주기를 반복하는 것을 특징으로 하는 유체혼합장치.