KR102431346B1 - 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템 - Google Patents

공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 공급 시스템에 관한 것으로, 서로 동작의 스위치가 가능한 두 개의 MFC 라인을 포함하여, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템은, 소스 가스(Source Gas)가 공급되는 소스가스공급라인, 상기 소스가스공급라인과 연결되며 상기 소스 가스를 포함하는 프로세스 가스(Process Gas)가 저장되는 저장탱크(Mixing TANK) 및 상기 저장탱크와 연결되며, 상기 프로세스 가스를 공급하는 프로세스가스공급라인을 포함한다.

Description

공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템{GAS SUPPLY SYSTEM THAT CAN REPLACE THE FLOW CONTROLLER WITHOUT INTERRUPTION OF THE PROCESS}
본 발명은 가스 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 동작의 스위치가 가능한 두 개의 MFC 라인을 포함하여, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 질량유량제어기(질량유량계, 질량 유량 컨트롤러, MFC, Mass Flow Controller)는 반도체 제조용으로 사용되는 각종 가스를 사용자가 원하는 유량만큼 흐르도록 정밀하고 정확하게 조절하는 역할을 수행하는 기기이다.
질량유량제어기는 가스의 유량(flow)을 측정하며 제어하기 위한 기기로 통상은 반도체 제조 프로세스, 예를 들면, 식각 공정(RIE, reactive ion etching) 및 박막 공정(TFD, thin film deposition)에 있어서 가스 원으로부터의 가스가 유입되는 가스 라인 내 유량을 측정 및 제어하는데 사용된다.
이때, 질량유량제어기의 대부분은 압력이나 온도를 수정하지 않고 직접 유량 계측이 가능함은 물론, 높은 수준의 전기 출력이 가능하고, 작은 유량 변화를 잘 감지할 수 있는 높은 민감도를 지니고, 작은 압력 손실을 가지며, 넓은 압력 범위에도 적용이 가능한 장점을 지니고 있는 열전도 방식(열전달 방식)의 센서를 채용하여 사용하고 있다.
질량유량제어기는 내부의 바이패스 라인과 유량측정센서 라인이 병렬로 구성되며, 센서 라인에 구성되는 유량측정센서의 온도 감지에 따라 내부 바이패스 라인 출구 쪽의 오리피스(orifice)가 조절되고, 그에 따라서 가스의 흐름이 제어된다.
한편, 질량유량제어기 내부로 유입되는 B2H6는 온도변화에 민감하게 반응하고, 장시간 상온에서 보관 시 Aging 되어 High Borane 현상이 발생한다. 생성된 High Borane의 일부는 Sticky한 성분에 의해 배관 내벽에 증착되고, 또 다른 일부는 고체화되어 질량유량제어기 내부 밸브의 오리피스를 막아 가스의 흐름에 영향을 준다. 따라서 B2H6의 High Borane 현상으로 인하여 질량유량제어기 내부 센서의 Sampling tube, Valve seat, 오리피스의 오염 및 막힘현상이 발생하여 MFC Flow가 Setpoint까지 도달하는데 시간이 길어지거나 질량유량제어기 자체 Fail을 유발시킨다.
B2H6 용 질량유량제어기의 잦은 Fail은 질량유량제어기 내부 파트의 오염을 통해 확인할 수 있다. 상세하게는, 사용 중인 질량유량제어기 내부 파트인 흐름제한장치(restrictor), 오리피스에 점착물이 쌓여 있는 것을 통해 확인할 수 있다. 흐름제한장치는 오리피스로 유입되는 가스 유량을 제어하는 역할을 하며, 오리피스는 실제 가스가 흘러가는 통로이다. 흐름제한장치 및 오리피스에 쌓인 오염물질로 인하여 가스 유량 저하가 발생하면서 질량유량제어기 에러가 발생하여 시스템 전체의 다운(System Down)을 유발한다.
종래에는 질량유량제어기에 에러가 발생한 경우, 공정을 멈추고 질량유량제어기에 아이들 펌프(Idle pump) 등으로 N2 가스 등을 통한 고압 사이클 퍼지를 수행하여 질량유량제어기에 발생한 에러를 해결해왔다. 그러나 이처럼 공정을 멈추는 경우 생산 설비의 다운 타임(Down Time)이 발생한다. 따라서 질량유량제어기의 Fail 발생 시 생산 설비의 다운 타임을 최소화할 수 있는 가스 공급 시스템의 필요성이 발생하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-2101068호 (2020년 04월 14일 공고)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 서로 동작의 스위치가 가능한 두 개의 MFC 라인을 포함하여, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템은, 소스 가스(Source Gas)가 공급되는 소스가스공급라인, 상기 소스가스공급라인과 연결되며 상기 소스 가스를 포함하는 프로세스 가스(Process Gas)가 저장되는 저장탱크(Mixing TANK) 및 상기 저장탱크와 연결되며, 상기 프로세스 가스가 이동하는 프로세스가스공급라인를 포함하며, 상기 소스가스공급라인은, 상기 공급된 소스 가스의 유량을 측정 및 조절하는 제1 MFC 라인 및 제2 MFC 라인을 포함하며, 상기 제1 MFC 라인 및 상기 제2 MFC 라인은 각각, 상기 소스 가스의 유량을 측정 및 조절하는 제1 질량유량제어기 및 제2 질량유량제어기를 포함하고, 상기 제1 MFC 라인 및 상기 제2 MFC 라인은 각각, 측정된 유량이 기 설정된 범위 외에서 일치하지 않는 경우 가스의 공급을 자동으로 차단하는 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 포함하며, 상기 제1 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 상기 제2 차단밸브는 가스가 공급되도록 동작하고, 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 상기 제1 차단밸브는 가스가 공급되도록 동작한다.
상기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단한 후, 상기 제1 MFC 라인 또는 상기 제2 MFC 라인으로 사이클 퍼지를 위한 질소 가스를 공급하는 질소가스공급라인을 더 포함한다.
상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각, 상기 소스가스공급라인으로부터 상기 소스 가스가 공급되어 흐르는 메인라인, 상기 메인라인에서 분기되어 상기 메인라인에 흐르는 소스 가스의 일부가 유입되며, 감지코일의 양측에서 발생하는 온도변화를 감지하여 온도차의 값을 제어회로부로 출력하는 센서라인, 상기 메인라인 및 상기 센서라인의 분기점과 합류점 사이에 배치되도록 상기 센서라인과 병렬로 연결되어 소스 가스의 흐름을 분배하는 바이패스를 포함하는 바이패스라인, 상기 센서라인이 출력한 온도차의 값을 통해 조절밸브를 제어하는 제어회로부를 더 포함한다.
상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각, 기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 경보 표시를 하는 경보장치를 더 포함한다.
상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각, 상기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 사용자단말기로 가스 공급 차단 정보를 송신하는 통신부를 포함한다.
본 발명인 가스 공급 시스템에 따르면, 서로 동작의 스위치가 가능한 두 개의 MFC 라인을 포함하여, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 질량유량제어기를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 질량유량제어기를 간단히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 질량유량제어기의 또 다른 실시예이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함한다” 및/또는 “포함하는” 은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서는 0.5~99% B2H6/H2 또는 0.5~99% B2H6/N2 Mixer용 MFC Control 방식을 개시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템(1000)(이하, ‘가스 공급 시스템’이라 함)을 보여주는 도면이다.
본 발명에 따른 가스 공급 시스템(1000)은, 도 1을 참조하면, 소스 가스(Source Gas)가 공급되는 소스가스공급라인(10), 소스가스공급라인(10)과 연결되며 소스 가스를 포함하는 혼합가스인 프로세스 가스(Process Gas)가 저장되는 저장탱크(30, Mixing TANK) 및 저장탱크(30)와 연결되며, 프로세스 가스를 공급하는 프로세스가스공급라인(20)을 포함한다. 프로세스 가스는 프로세스가스공급라인(20)을 통해 이동하여 반도체 제조 프로세스에 사용된다.
본 발명에 따른 소스 가스는, 예를 들어, 0.5~100% B2H6 일 수 있고, 본 발명에 따른 프로세스 가스는, 예를 들어, 0.05~10% B2H6 일 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 반도체 공정에 사용되는 다른 공정가스들일 수도 있다.
소스 가스는 수소가스공급라인(11)에서 공급되는 수소 가스와 혼합되어 프로세스 가스가 된다.
소스 가스는 소스가스공급라인(10)에 장착된 질량유량제어기(101, 201)를 통해 공정에 필요한 가스유량이 제어되면서 공급된다. 질량유량제어기(101, 201)는 반도체 제조 또는 디스플레이 장치 제조용으로 사용되는 모든 종류의 가스를 사용자가 원하는 유량만큼 흐르도록 정밀하고 정확하게 조절하는 역할을 한다. 질량유량제어기(101, 201)에 대해서는 아래 도 2 이하를 참조하여 후술하도록 한다.
소스가스공급라인(10), 수소가스공급라인(11), 프로세스가스공급라인(20) 및/또는 질소가스공급라인(40)에는, 가스의 압력을 조절하는 레귤레이터(미도시), 가스압을 측정하는 가스압 측정기(미도시), 공급되는 가스의 불순물 등을 걸러내는 필터(미도시), 각종 밸브(미도시) 및 도면에 도시되지 않은 질량유량제어기가 더 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 질량유량제어기를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2의 질량유량제어기를 간단히 나타낸 도면이다.
이하에서는 제1 질량유량제어기(101)를 중심으로 설명하며, 제1 질량유량제어기(101)와 제2 질량유량제어기(201)의 각 구성은 서로 동일하다. 본 명세서에서 제2 MFC 라인(200)의 각 구성 중 도면에 도시되지 않은 것은 제1 MFC 라인(100)의 각 구성으로 대체하여 설명한다. 이는 도면부호의 경우도 같다. 예를 들어 도면 상 도시되지 않은 제2 제어회로부는 제1 제어회로부(120)의 도면부호로 대체하여 기재하도록 한다.
제1 질량유량제어기(101)는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 메인라인(110), 제1 센서라인(111), 제1 바이패스라인(113), 제1 제어회로부(120) 및 제1 조절밸브(104)를 포함한다.
제1 메인라인(110)은, 소스가스공급라인(10)으로부터 소스 가스가 공급되는 튜브일 수 있다. 이때 소스 가스의 흐름은 도 3에 도시된 A 방향과 같다.
제1 센서라인(111)은 금속제로 이루어지는 원형 튜브를 통하여 가스가 흐를 수 있도록 되어 있다. 이때 흐르는 가스의 방향은 도 3에 도시된 B 방향과 같다. 이 튜브의 상류측과 하류측에 각각 제1 감지코일(115, sensing coil)을 감아 전압을 인가하면, 자기발열 저항체에 의해 가열이 되고 튜브로 가스를 흘려 가스의 흐름에 따라 감지코일 양측에서는 온도변화가 발생한다. 가스가 흐르지 않는 경우와 가스가 흐르는 경우, 온도 차이가 발생하는데 제1 센서라인(111)의 제1 감지코일(115)은 그 변화된 값, 즉 온도차를 제1 제어회로부(120)로 출력한다. 따라서 제1 질량유량제어기(101)를 통해서 흐르는 가스의 실제 유량을 측정할 수 있다.
제1 바이패스라인(113)은 제1 바이패스(114)를 포함한다. 제1 바이패스(114)는 제1 센서라인(111)에 흐르는 유량 이상의 유량을 측정하기 위한 것이다. 제1 바이패스(114)는 제1 센서라인(111)과 병렬로 연결된 별도의 라인을 통해 가스의 흐름을 분배해 주는 역할을 한다. 이때 흐르는 가스의 방향은 도 3에 도시된 C와 같다.
제1 조절밸브(104)는 제1 제어회로부(120)에 의해 제어되어, 저장탱크(30)로 유입되는 가스의 유량을 제어하는 역할을 한다.
제1 제어회로부(120)는 입력된 설정값과 제1 센서라인(111)에서 검출한 검출값을 연산하여 제1 조절밸브(104)를 제어한다.
제1 제어회로부(120)는 사용자가 사전에 입력한 설정값과 제1 센서라인(111)으로부터 입력되는 가스 흐름에 의한 온도차의 값을 토대로 검출한 질량유량을 비교하고, 설정값과 현재의 질량유량의 비교 결과를 토대로 가스 유량을 줄이거나 늘리도록 제1 조절밸브(104)를 제어한다.
이와 같이 구성된 제1 질량유량제어기(101)의 동작과정을 설명하면, 반도체 제조 시 사용되는 특정 가스가 제1 질량유량제어기(101)로 유입되면, 가스의 흐름은 제1 바이패스(114)로 유입되기 전에 분리되어 제1 센서라인(111)을 직접 통하게 되고, 제1 센서라인(111)에서는 튜브를 통해 흐르는 가스의 흐름에 따라 제1 감지코일(115) 양측의 온도변화를 감지한 후 온도차의 값을 연결된 제1 제어회로부(120)로 출력한다.
그러면 제1 제어회로부(120)에서는 제1 센서라인(111)로부터 입력되는 온도차의 값을 토대로 현재의 질량유량을 검출하고, 사용자가 사전에 입력한 설정값과 검출된 질량유량을 비교하여 제1 조절밸브(104)의 개폐를 조절한다.
검출된 질량유량이 사용자가 사전에 입력한 설정값보다 일정 범위 내에서 작은 경우에는 제1 조절밸브(104)를 더 개방하도록 제어하고, 검출된 질량유량이 사용자가 사전에 입력한 설정값보다 일정 범위 내에서 큰 경우에는 제1 조절밸브(104)를 닫도록 제어함으로써, 제1 바이패스(114)를 통해 유입되는 가스의 흐름을 조정하여 원하는 가스량이 출력되도록 한다.
소스 가스가 제1 질량유량제어기(101)로 유입되면, 소스 가스의 흐름은 제1 바이패스(114)로 유입되기 전 분리되어 제1 센서라인(111)으로 직접 통하게 된다. 제1 센서라인(111)에서는 질량유량을 측정한 후 그 측정값을 제1 제어회로부(120)로 출력하며 제1 제어회로부(120)에서는 기 입력된 설정값과 제1 센서라인(111)에서 검출한 값을 비교하여 제1 조절밸브(104)의 개폐를 조절한다. 이러한 제1 조절밸브(104)의 개폐의 조절을 통해, 제1 바이패스(114)로 유입된 가스의 흐름을 조절하여 저장탱크(30)로 소망하는 가스량을 유입시킬 수 있게 된다.
제1 질량유량제어기(101)의 제1 센서라인(111) 또는 제1 조절밸브(104) 내의 제1 소관(小管, 116)은 가스의 공급라인의 배관보다 면적 또는 직경이 작고, 그 재질 또한 금속 등 산화되기 쉬운 재질로 되어 있다. 이러한 제1 소관(116)은, 전술한 바와 같이, B2H6이 Aging 되어 High Borane 현상이 발생하여, 가스의 유입, 유출을 방해하는 경우가 발생한다.
이렇게 제1 센서라인(111) 또는 제1 조절밸브(104) 내의 소관(116)에서 가스의 유입, 유출을 방해하게 되면 실제 필요한 가스 유량을 입력하여도 제1 질량유량제어기(101)를 통과하는 가스는 입력된 가스 유량과 달라져 최종적으로 저장탱크(30) 내 공급되는 가스 유량이 잘못 공급되어 제품의 불량률이 증가하게 된다.
상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 소스가스공급라인(10)에 복수개의 MFC 라인을 구비한 가스 공급 시스템(1000)을 제안한다.
소스가스공급라인(10)은, 다시 도 1을 참조하면, 공급되는 소스 가스의 유량을 측정하고, 조절하는 MFC 라인(100, 200)을 포함한다. 소스가스공급라인(10)의 MFC 라인(100, 200)은 복수 개가 포함될 수 있으며, 예를 들어, MFC 라인(100, 200)이 두 개가 포함되는 경우 이를 각각 제1 MFC 라인(100) 및 제2 MFC 라인(200)이라 한다.
제1 MFC 라인(100) 및 제2 MFC 라인(200)은, 각각 소스 가스의 유량을 측정하고 측정된 유량이 기 설정된 범위 외에서 일치하지 않는 경우 제1 MFC 라인(100) 또는 제2 MFC 라인(200)을 각각 차단하는 제1 차단밸브(103) 또는 제2 차단밸브(203)를 제어하는 제1 질량유량제어기(101) 및 제2 질량유량제어기(201)를 포함한다.
제1 질량유량제어기(101)의 제1 센서라인(111)은, 소스 가스의 유량을 측정한다. 제1 센서라인(111)이 측정한 소스 가스의 유량은 제1 제어회로부(120)로 출력되고, 제1 제어회로부(120)는 출력된 소스 가스의 유량이 기 설정된 범위 밖에서 일치하지 않는 경우 제1 차단밸브(103)를 제어하여 해당 MFC 라인(100)을 향한 소스 가스의 공급을 차단한다.
즉, 제1 MFC 라인(100)은 제1 질량유량제어기(101)를 포함하고, 제2 MFC 라인(200)은 제2 질량유량제어기(201)를 포함한다. 제1 질량유량제어기(101)는 제1 조절밸브(104)를 제어하여 가스 공급유량을 조절하고, 제2 질량유량제어기(201)는 제2 조절밸브를 제어하여 가스 공급유량을 조절하는 한편, 제1 질량유량제어기(101)는 제1 차단밸브(103)를 제어하여 제1 MFC 라인(100)의 가스 공급을 차단하고, 제2 질량유량제어기(201)는 제2 차단밸브(203)를 제어하여 제2 MFC 라인(200)의 가스 공급을 차단한다. 조절밸브는 질량유량제어기 내 포함되고, 차단밸브는 MFC 라인 내 포함될 수 있다.
제1 MFC 라인(100)과 제2 MFC 라인(200)은 함께 동작하지 않는다. 즉 제1 차단밸브(103)가 열려 제1 MFC 라인(100)에 소스 가스가 흐를 때는, 제2 MFC 라인(200)의 제2 차단밸브(203)는 차단되어 제2 MFC 라인(200) 내 소스 가스는 흐르지 않는다. 동일하게 제2 차단밸브(203)가 열려 제2 MFC 라인(200)에 소스 가스가 흐를 때는, 제1 MFC 라인(100)의 제1 차단밸브(103)는 차단되어 제1 MFC 라인(100) 내 소스 가스는 흐르지 않는다. 따라서 어느 하나의 질량유량제어기(101, 201)가 고장난 경우, 다른 질량유량제어기(101, 201)를 포함하는 MFC 라인(100, 200)이 동작하는 것이 가능하다. 따라서 동작중인 어느 하나의 질량유량제어기(101, 201)가 고장난 경우에도 생산설비의 다운 타임을 최소할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 공급 시스템(1000)은, 사이클 퍼지(cycle purge)를 위한 질소 가스를 공급하는 질소가스공급라인(40)을 더 포함한다. 질소가스공급라인(40)은, 제1 차단밸브(103) 또는 제2 차단밸브(203)가 닫혀 제1 MFC 라인(100) 또는 제2 MFC 라인(200) 내 소스 가스가 흐르지 않는 경우, 질소 가스를 공급압과 미압으로 반복 공급하는 사이클 퍼지를 수행한다. 질소가스공급라인(40)도, 질소 가스의 공급을 위한 별도의 질량유량제어기(미도시)가 더 포함될 수 있다.
질소가스공급라인(40)은, 측정된 MFC 라인 내 소스 가스 유량이 기 설정된 범위 외에서 일치하지 않아 차단밸브(103, 203)가 닫혀 차단된 경우, 외부의 제어부(미도시)에 의해 사이클 퍼지를 자동으로 100회 진행할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 질량유량제어기(101, 201)가 각각 포함하는 제어회로부(120)가 차단밸브(103, 203)를 닫아 MFC 라인(100, 200) 내 소스 가스의 공급을 차단한 경우, 제1 및 제2 제어회로부(120)는 사용자단말기(미도시)로 MFC 라인(100, 200) 내 차단밸브(103, 203)가 동작한 정보, 즉 가스 공급 차단 정보를 생성하여 송신할 수 있다. 제1 및 제2 제어회로부(120)는 사용자단말기와 유무선통신이 가능한 통신부(미도시)를 각각 더 포함할 수 있다. 사용자단말기의 소지자는 차단밸브(103, 203)가 동작하여 차단된 MFC 라인(100, 200)의 질량유량제어기(101, 201)를 새로운 질량유량제어기(101, 201)로 교체한다. 질량유량제어기(101, 201)가 교체된 후, 질소가스공급라인(40)은, 교체된 질량유량제어기(101, 201)가 구비된 MFC 라인(100, 200)으로 사이클 퍼지를 수행한다. 이때 질소가스공급라인(40)은, 외부의 제어부에 의해 교체된 질량유량제어기(101, 201)가 구비된 MFC 라인(100, 200)으로 N2 가압 테스트를 수행한다. 이후, 소스가스공급라인(10)은, 제어부에 의해 교체된 질량유량제어기(101, 201)가 구비된 MFC 라인(100, 200)으로 B2H6 의 실 가스 퍼지를 100회 자동 진행할 수 있다. 교체된 질량유량제어기(101, 201)가 구비된 MFC 라인(100, 200)은 실 가스 퍼지 이후 다른 질량유량제어기(101, 201)가 구비된 MFC 라인(100, 200)이 고장날 때까지 준비상태(Standby)로 대기한다.
질량유량제어기(101, 201)는, 가스 공급 차단의 경보 표시를 하는 경보장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 경보장치는 제어회로부(120)가 사용자단말기로 가스 공급 차단 정보를 송신할 때 가스 공급 차단 정보를 경보등, 경보음 등으로 경보표시를 할 수 있는 공지된 장치일 수 있다.
제어회로부(120)로부터 가스 공급 차단 정보를 수신한 사용자단말기는, 다른 사용자단말기로 수신한 가스 공급 차단 정보를 다시 송신할 수 있다. 제어회로부(120)가 생성하는 가스 공급 차단 정보에는 유효호핑횟수정보 및 최종호핑장치정보가 더 포함될 수 있다.
유효호핑횟수정보는 가스 공급 차단 정보를 최초 수신한 사용자단말기가 다른 사용자단말기로 데이터를 송신할 횟수가 포함된다. 예를 들어 유효호핑횟수정보에 포함된 송신할 횟수가 10으로 기 설정된 경우, 가스 공급 차단 정보는 송신된 최초 사용자단말기 이후, 다른 사용자단말기를 향해 10번의 송신만이 이루어지고, 10번째 송신된 사용자단말기에서 소멸된다. 이는 공정이 이루어지고 있는 공간이 넓을 경우, 가스 공급 차단 정보가 송신될 범위를 제한하는 효과가 있다. 즉, 해당 공정을 관리하는 사용자에게만 그 가스 공급 차단 정보가 송신되도록 제어될 수 있다.
최종호핑장치정보는 유효호핑횟수정보와 무관하게 특정 사용자단말기에 가스 공급 차단 정보가 송신되면 더 이상 송신되지 않도록 설정된 정보이다. 최종호핑장치정보는, 예를 들어, 최초 또는 최후로 페어링된 사용자단말기일 수 있으며, 최종호핑장치정보가 설정된 경우 유효호핑횟수정보와 무관하게 설정된 사용자단말기에 송신될 때까지 데이터가 재송신되어 그 가스 공급 차단 정보가 꼭 수신되어야 하는 사용자단말기에 송신되도록 제어될 수 있다. 또한 최종호핑장치정보는 질량유량제어기(101, 201)를 중심으로 사용자단말기가 좁은 범위에 위치할 경우 더욱 효과가 있다.
사용자단말기 간 통신은, 특히 블루투스 통신일 수 있다. 이는 다른 통신망에 문제가 발생하여도, 서로 기 페어링된 사용자단말기간 통신이 가능하여, 가스 공급 차단 정보의 송수신이 원활할 수 있기 때문이다.
도 4는 본 발명에 따른 질량유량제어기의 또 다른 실시예이다.
본 발명에 따른 질량유량제어기(101, 201)는, 도 4를 참조하면, N2 가스 또는 B2H6 가스에 의한 사이클 퍼지 시 압력을 선형적으로 완화시켜주는 선형제어모듈(130)을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 고장난 질량유량제어기(101, 201)나 새롭게 교체된 질량유량제어기(101, 201)에는 N2 가스 또는 B2H6 가스를 공급압으로 채우고 미압만 남기는 작업을 반복적으로 수행하는 사이클 퍼지가 이루어진다. 따라서 고장난 질량유량제어기(101, 201) 또는 교체된 질량유량제어기(101, 201)에 사이클 퍼지 시 가압되는 압력에 의한 충격이 가해질 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 본 발명에 따른 제1 및 제2 질량유량제어기(101, 201)는 각각, 선형제어모듈(130)을 더 포함한다.
본 발명에 따른 선형제어모듈(130)은 질량유량제어기(101, 201)의 메인라인(110)의 일측에 결합될 수 있다. 선형제어모듈(130)은 내부공간에 N2 가스 또는 B2H6 가스 등이 수용되는 선형제어실린더(131)를 포함한다. 선형제어실린더(131)의 일단은 N2 가스 또는 B2H6 가스 등이 흐르는 메인라인(110)과 연통된다. 따라서 메인라인(110)과 연통된 선형제어실린더(131)의 일단을 통해 N2 가스 또는 B2H6 가스가 유입(D)되거나 배출될 수 있다.
선형제어실린더(131)의 내부에는 메인라인(110)과 연통된 일단 및 타단을 향해, 전진 및 후퇴하는 선형제어탄성체(133)가 구비된다. 선형제어탄성체(133)는 공급압으로 주입된 N2 가스 또는 B2H6 가스가 선형제어실린더(131) 내부로 유입(D)됨에 따라 연통된 타단을 향해 후퇴한다. 즉 선형제어모듈(130)의 내부공간에 N2 가스 또는 B2H6 가스 등이 수용됨에 따라 선형제어탄성체(133)가 타단을 향해(도시 상 아랫방향) 이동하여 질량유량제어기(101, 201) 내 사이클 퍼지에 의한 압력을 서서히 올릴 수 있어 질량유량제어기(101, 201), 특히 고장난 질량유량제어기(101, 201)의 사이클 퍼지 시 최초 압력에 의한 질량유량제어기(101, 201)의 파손을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 사용자단말기는 키보드, 마우스, 터치패드, 터치 스크린 등의 입력수단과, 디스플레이 화면을 구비한 데스크탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC, 스마트폰 등의 단말기로서, 이에 한정되는 것은 아니고, 통신망을 통해 서버에 접속할 수 있으며, 검색 정보 및 선택 정보의 입력과, 검색된 결과 정보를 디스플레이할 수 있는 애플리케이션 프로그램의 설치가 가능한 디지털 정보의 처리가 가능한 구성이면 모두 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 사용자단말기는 서버에 통신망을 통해 접속하여 정보를 송수신하는 구성요소로서, 예를 들면 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personalcomputer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 데스크탑 PC(desktoppersonal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등), 무인단말기(kiosk) 또는 스마트 와치(smart watch)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 사용자단말기와 서버는 각각이 구비한 통신부 및 통신망을 통해 통신할 수 있다. 통신망은 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결구조를 의미하는 것으로, 이러한 통신망의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 사용자단말기와 서버가 각각 구비한 통신부는, 전술한 통신망을 통한 유무선 데이터 통신을 수행할 수 있도록 상기 통신망을 위해 구비된 전자 부품을 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
10 : 소스가스공급라인 11 : 수소가스공급라인
20 : 프로세스가스공급라인 30 : 저장탱크
40 : 질소가스공급라인 100 : 제1 MFC 라인
101 : 제1 질량유량제어기 103 : 제1 차단밸브
104 : 제1 조절밸브 110 : 제1 메인라인
111 : 제1 센서라인 113 : 제1 바이패스라인
114 : 제1 바이패스 115 : 제1 감지코일
116 : 제1 소관 120 : 제1 제어회로부
130 : 선형제어모듈 131 : 선형제어실린더
133 : 선형제어탄성체 200 : 제2 MFC 라인
201 : 제2 질량유량제어기 203 : 제2 차단밸브
210 : 제2 메인라인 1000 : 가스 공급 시스템

Claims (5)

  1. 소스 가스(Source Gas)가 공급되는 소스가스공급라인;
    상기 소스가스공급라인과 연결되며 상기 소스 가스를 포함하는 프로세스 가스(Process Gas)가 저장되는 저장탱크(Mixing TANK); 및
    상기 저장탱크와 연결되며, 상기 프로세스 가스가 이동하는 프로세스가스공급라인;
    을 포함하며,
    상기 소스가스공급라인은,
    상기 공급되는 소스 가스의 유량을 측정 및 조절하는 제1 MFC 라인 및 제2 MFC 라인을 포함하고,
    상기 제1 MFC 라인 및 상기 제2 MFC 라인은 각각,
    상기 소스 가스의 유량을 측정 및 조절하는 제1 질량유량제어기 및 제2 질량유량제어기를 포함하며,
    상기 제1 MFC 라인 및 상기 제2 MFC 라인은 각각,
    측정된 유량이 기 설정된 범위 외에서 일치하지 않는 경우 가스의 공급을 자동으로 차단하는 제1 차단밸브 및 제2 차단밸브를 포함하고,
    상기 제1 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 상기 제2 차단밸브는 가스가 공급되도록 동작하며,
    상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 상기 제1 차단밸브는 가스가 공급되도록 동작하고,
    상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각,
    상기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 사용자단말기로 가스 공급 차단 정보를 송신하는 통신부를 포함하되,
    상기 가스 공급 차단 정보는,
    상기 가스 공급 차단 정보를 최초 수신한 사용자단말기가 다른 사용자단말기로 상기 가스 공급 차단 정보를 재송신할 횟수 정보가 포함된 유효호핑횟수정보; 및
    상기 가스 공급 차단 정보가 수신될 사용자단말기의 정보가 포함된 최종호핑장치정보를 포함하고,
    상기 사용자단말기는,
    상기 통신부로부터 상기 가스 공급 차단 정보를 수신한 후, 상기 유효호핑횟수정보 및 상기 최종호핑장치정보에 따라 상기 가스 공급 차단 정보를 다른 사용자단말기로 재송신하는 것을 특징으로 하는, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단한 후, 상기 제1 MFC 라인 또는 상기 제2 MFC 라인으로 사이클 퍼지를 위한 질소 가스를 공급하는 질소가스공급라인;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각,
    상기 소스가스공급라인으로부터 상기 소스 가스가 공급되어 흐르는 메인라인;
    상기 메인라인에서 분기되어 상기 메인라인에 흐르는 소스 가스의 일부가 유입되며, 감지코일의 양측에서 발생하는 온도변화를 감지하여 온도차의 값을 제어회로부로 출력하는 센서라인;
    상기 메인라인 및 상기 센서라인의 분기점과 합류점 사이에 배치되도록 상기 센서라인과 병렬로 연결되어 소스 가스의 흐름을 분배하는 바이패스를 포함하는 바이패스라인; 및
    상기 센서라인이 출력한 온도차의 값을 통해 조절밸브를 제어하는 제어회로부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 질량유량제어기 또는 상기 제2 질량유량제어기는 각각,
    상기 제1 차단밸브 또는 상기 제2 차단밸브가 가스의 공급을 차단할 때, 경보 표시를 하는 경보장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공정 중단 없이 질량유량제어기의 교체가 가능한 가스 공급 시스템.
  5. 삭제
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