KR102584401B1 - Apparatus for controling fluid and method for controling fluid - Google Patents
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Abstract
토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 제어할 수 있는 유체 제어장치를 개시한다.
유체 제어장치는 유입로와 배출로를 갖고 유입로와 연통 가능한 제1 유로 및 배출로와 연통 가능한 제2 유로를 형성하는 본체, 차압 발생부, 제1 유로와 제2 유로 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정하기 위한 측정부, 제2 유로와 배출로 사이에 배치되는 배출단 밸브, 유입로와 제1 유로 사이에 배치되는 유입단 밸브 및 배출단 밸브와 유입단 밸브를 선택적으로 제어하여 배출로로 토출되는 유체량을 미세유량 범위 및 미세유량 범위보다 유체량이 많은 일반유량 범위로 제어하기 위한 제어부를 포함한다.Disclosed is a fluid control device capable of controlling the amount of discharged fluid in different ranges.
The fluid control device includes a main body having an inflow path and an outlet path and forming a first flow path capable of communicating with the inflow path and a second flow path capable of communicating with the discharge path, a differential pressure generator, and a fluid flow in at least one of the first flow path and the second flow path. A measuring unit for measuring the state of the discharge valve, an outlet valve disposed between the second flow passage and the discharge passage, an inlet valve disposed between the inflow passage and the first passage, and selective control of the discharge end valve and the inlet end valve to discharge the discharge. It includes a control unit for controlling the amount of fluid discharged into the furnace into a micro flow rate range and a general flow rate range in which the fluid amount is greater than the micro flow rate range.
Description
본 발명은 유체 제어장치 및 유체 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 제어할 수 있는 유체 제어장치 및 유체 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid control device and a fluid control method, and more specifically, to a fluid control device and a fluid control method that can control the amount of fluid discharged in different ranges.
일반적으로, 질량 유량 조절기(Mass Flow Controller, MFC)는 유체의 질량(즉, 유체량)을 조절하여 공급하는 장치로서, 환산 과정 없이 유체량을 측정 및 조절하여 토출할 수 있다. 질량 유량 조절기는 다양한 분야(예컨데, 반도체 제조 공정)에서 유체량을 조절하기 위해 사용되는 핵심 부품이다. 보다 구체적으로, 반도체 제조 공정에서는 유체량 제어가 매우 중요시되고 있으며, 유체량을 고속으로 정밀하게 제어하는 질량 유량 조절기에 대한 요구와 관심이 높아지고 있다.In general, a mass flow controller (MFC) is a device that controls and supplies the mass (i.e., fluid volume) of fluid, and can measure, control, and discharge the fluid volume without a conversion process. A mass flow controller is a key component used to control fluid volume in various fields (e.g., semiconductor manufacturing processes). More specifically, fluid volume control is becoming very important in the semiconductor manufacturing process, and demand for and interest in mass flow controllers that precisely control fluid volume at high speeds is increasing.
종래의 질량 유량 조절기는 유로를 흐르는 유체의 압력을 감지하는 복수개의 압력센서와, 압력센서로부터 감지된 신호를 바탕으로 유체량을 측정하는 제어부 및 제어부로부터 전달된 제어명령을 통해 유체량을 조절하는 액추에이터로 구성된다. 이에, 유로에 일정량의 유체가 유입되면, 복수개의 압력센서가 유로 내에서 유체의 압력을 감지하고, 유체의 압력값에 관한 신호를 전달받은 제어부가 유체의 압력값에 관한 신호로부터 유체량을 산출하여 액추에이터로 제어명령을 전송하게 된다. 이에 따라, 액추에이터는 제어명령을 통해 유체량을 조절하게 된다.A conventional mass flow controller includes a plurality of pressure sensors that detect the pressure of the fluid flowing through the flow path, a control unit that measures the fluid amount based on signals detected from the pressure sensor, and a control unit that controls the fluid amount through control commands transmitted from the control unit. It consists of an actuator. Accordingly, when a certain amount of fluid flows into the flow path, a plurality of pressure sensors detect the pressure of the fluid within the flow path, and the control unit that receives the signal regarding the fluid pressure value calculates the fluid amount from the signal regarding the fluid pressure value. Thus, a control command is transmitted to the actuator. Accordingly, the actuator adjusts the fluid volume through control commands.
그러나, 종래의 질량 유량 조절기는 하나의 유로로부터 토출되는 유체량이 단일 범위로 국한되는 문제점이 있다. 즉, 종래의 질량 유량 조절기는 토출되는 유체량을 다중 범위로 형성하기 위해서, 토출되는 유체량의 범위에 따라 유로의 개수를 증가시켜야 하였다. 이에, 종래의 질량 유량 조절기는 토출되는 유체량을 다중 범위로 형성할 경우, 증가되는 유로의 개수로 인해 질량 유량 조절기의 전체 체적이 증가하는 문제가 있었다.However, the conventional mass flow controller has a problem in that the amount of fluid discharged from one flow path is limited to a single range. That is, in order to form the discharged fluid amount into multiple ranges, the conventional mass flow controller had to increase the number of flow paths according to the range of the discharged fluid amount. Accordingly, the conventional mass flow controller had a problem in that when the discharged fluid volume was set to multiple ranges, the total volume of the mass flow controller increased due to the increased number of flow paths.
또한, 종래의 질량 유량 조절기는 토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 형성할 경우, 토출되는 서로 다른 유체량 범위 중 상대적으로 크기값이 작은 유체량 범위로 제어함에 있어서 그 유체량이 정밀하게 제어되지 않는 문제가 있었다.In addition, when the conventional mass flow controller sets the discharged fluid volume in different ranges, the fluid volume is not precisely controlled in controlling the fluid volume range with a relatively small size value among the different fluid volume ranges discharged. There was a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일 유로를 통해 토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 제어할 수 있는 유체 제어장치 및 유체 제어방법를 제공하는 것이다.The present invention is intended to solve the above problems and provides a fluid control device and a fluid control method that can control the amount of fluid discharged through a single flow path to different ranges.
또한, 본 발명은 미세유량 범위로 토출되는 유체량을 정밀하게 제어할 수 있는 유체 제어장치 및 유체 제어방법를 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a fluid control device and a fluid control method that can precisely control the amount of fluid discharged in a micro flow rate range.
본 발명은 유체가 유입되는 유입로와 유체를 토출하는 배출로를 갖고, 내측에 상기 유입로와 연통 가능한 제1 유로 및 상기 제1 유로와 연결되고 상기 배출로와 연통 가능한 제2 유로를 형성하는 본체; 상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 사이에 설치되는 차압 발생부; 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정하기 위한 측정부; 상기 제2 유로와 상기 배출로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 제2 유로와 상기 배출로 사이에 배치되는 배출단 밸브; 상기 유입로와 상기 제1 유로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 유입로와 상기 제1 유로 사이에 배치되는 유입단 밸브; 및 상기 제1 유로의 기 설정된 체적값과 상기 측정부의 측정값 을 통해 상기 배출단 밸브 및 상기 유입단 밸브를 선택적으로 제어하여, 상기 배출로에서 토출되는 유체량을 제1 유량 범위 및 제1 유량 범위보다 큰 범위인 제2 유량 범위로 제어하기 위한 제어부;를 포함한다.The present invention has an inflow passage through which a fluid flows in and an discharge passage through which the fluid is discharged, and forms on the inside a first passageway capable of communicating with the inflow passage and a second passageway connected to the first passageway and capable of communicating with the discharge passage. main body; a differential pressure generator installed between the first flow path and the second flow path; a measuring unit configured to measure the state of fluid in at least one of the first flow path and the second flow path; a discharge end valve disposed between the second flow path and the discharge path to open and close the space between the second flow path and the discharge path; an inflow end valve disposed between the inflow passage and the first flow passage to open and close the connection between the inflow passage and the first flow passage; And by selectively controlling the discharge end valve and the inlet end valve through the preset volume value of the first flow path and the measured value of the measuring unit, the amount of fluid discharged from the discharge path is set to a first flow rate range and a first flow rate. It includes a control unit for controlling the second flow rate range that is larger than the range.
상기 측정부는, 상기 제1 유로에서의 유체의 압력을 측정하기 위한 제1 센서; 상기 제2 유로에서의 유체의 압력을 측정하기 위한 제2 센서; 및 상기 제1 유로에서의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 센서 및 상기 온도 센서에서 측정된 측정값들을 통해 상기 배출로에서 제1 유량 범위의 유체량이 토출되도록 제어하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 측정된 측정값들을 통해 상기 배출로에서 제2 유량 범위의 유체량이 토출되도록 제어 한다.The measuring unit may include: a first sensor for measuring the pressure of fluid in the first flow path; a second sensor for measuring the pressure of fluid in the second flow path; and a temperature sensor for measuring the temperature in the first flow passage, wherein the control unit discharges a fluid amount in a first flow rate range from the discharge passage through the measured values measured by the first sensor and the temperature sensor. and control the fluid volume in the second flow rate range to be discharged from the discharge passage through the measured values measured by the first sensor and the second sensor.
상기 제어부는, 상기 제1 센서, 상기 제2 센서 및 상기 온도 센서로부터 측정값들을 수신하는 수신모듈; 상기 배출로에서 토출되어야 하는 유체량이 제1 유량 범위인지 제2 유량 범위인지 판단하기 위한 판단모듈; 및 상기 판단모듈과 상기 수신모듈에 연결되고, 상기 판단모듈의 판단 결과에 따라, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브의 작동 순서 및 각각의 개폐량을 제어하는 제어모듈;을 포함 한다.The control unit includes a receiving module that receives measured values from the first sensor, the second sensor, and the temperature sensor; a judgment module for determining whether the amount of fluid to be discharged from the discharge path is in a first flow rate range or a second flow rate range; and a control module connected to the determination module and the receiving module, and controlling the operation sequence and opening/closing amounts of the inlet valve and the outlet valve according to the determination result of the determination module.
상기 제어모듈은, 기 설정된 상기 제1 유로의 체적값과 상기 제1 센서 및 상기 온도 센서의 측정값들에 따라 하기의 수학식 1에 따른 조건으로, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브를 교번하여 개폐시킨다.The control module alternates the inlet valve and the outlet valve under the condition according to Equation 1 below according to the preset volume value of the first flow path and measured values of the first sensor and the temperature sensor. to open and close it.
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, P1은 유입단 밸브와 배출단 밸브를 폐쇄했을 때(즉, 제1 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, P2는 유입단 밸브를 폐쇄하고 배출단 밸브를 개방했을 때(즉, 제2 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, t는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간값이고, vol은 기 설정된 제1 유로의 체적값이고, temp는 제1 유로에서의 유체의 온도값을 의미한다.)(Here, Q(sccm) is the fluid volume value, P1 is the pressure value of the fluid in the first flow path when the inlet and outlet valves are closed (i.e., at the first time point), and P2 is the fluid pressure value when the inlet valve is closed. When closing and opening the discharge end valve (i.e., at the second time point), it is the pressure value of the fluid in the first flow path, t is the time value between the first time point and the second time point, and vol is the preset first flow path. is the volume value, and temp means the temperature value of the fluid in the first flow path.)
상기 제어모듈은, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브 중 어느 하나를 개방시킨 상태에서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정값들에 따라 하기의 수학식 2에 따른 조건으로, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브 중 다른 하나의 개구율을 조절한다.The control module, in a state in which one of the inlet end valve and the outlet end valve is opened, the inflow is controlled under the condition according to Equation 2 below according to the measured values of the first sensor and the second sensor. Adjust the opening ratio of the other one of the end valve and the discharge end valve.
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, 여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, K는 비례상수값이고, P1은 제1 유로에서의 유체의 압력값이고, P2는 제2 유로에서의 유체의 압력값을 의미한다.)(Here, Q(sccm) is the fluid volume value, K is the proportionality constant value, P1 is the pressure value of the fluid in the first flow path, and P2 means the pressure value of the fluid in the second flow path.)
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 각각의 측정값의 차가 상기 차압 발생부의 기 설정된 설정값과 같고, 상기 제어모듈은, 상기 배출단의 밸브를 개방한 상태에서 상기 유입단 밸브의 개구율을 조절할 경우의 유체량이 상기 유입단 밸브를 개방한 상태에서 상기 배출단 밸브의 개구율을 조절할 경우의 유체량보다 크게 형성된다.The difference between the measured values of the first sensor and the second sensor is equal to the preset value of the differential pressure generator, and the control module adjusts the opening rate of the inflow end valve in a state in which the discharge end valve is opened. The fluid volume when adjusted is formed to be larger than the fluid volume when the opening rate of the outlet valve is adjusted with the inlet valve open.
상기 판단모듈은, 상기 배출로에서 토출될 유체량이 제1 유량 범위인지 혹은 제2 유량 범위인지 입력받는 입력부재;를 더 포함한다.The determination module further includes an input member that receives input as to whether the amount of fluid to be discharged from the discharge path is in the first flow rate range or the second flow rate range.
상기 배출로는, 유체가 통과할 때 차압을 발생시킬 수 있도록, 오리피스(Orifice) 구조로 형성된다.The discharge path is formed in an orifice structure to generate differential pressure when fluid passes through it.
상기 차압 발생부, 상기 유입단 밸브 및 상기 배출단 밸브는 각각 오리피스를 구비하고, 상기 차압 발생부의 오리피스의 크기는, 상기 유입단 밸브 및 상기 배출단 밸브에 구비된 오리피스의 크기보다 작고, 상기 배출로에 형성된 오리피스의 크기보다 크게 형성된다.The differential pressure generator, the inlet valve, and the outlet valve each have an orifice, the size of the orifice of the differential pressure generator is smaller than the size of the orifice provided in the inlet valve and the outlet valve, and the discharge It is formed larger than the size of the orifice formed in the furnace.
본 발명은 유체 제어장치로 유체를 공급하고, 상기 유체 제어장치의 제1 유로에서 상기 유체 제어장치의 제2 유로로 유체를 이동시키는 과정; 상기 제1 유로에서의 유체의 압력값과 상기 제2 유로에서의 유체의 압력값을 측정하는 과정; 측정된 압력값들을 기반으로, 상기 유체 제어장치에서 제2 유량 범위로 유체를 토출하는 과정; 상기 유체 제어장치에서 토출되는 유량 범위를 변경하는 과정;을 포함하고, 상기 토출되는 유량 범위를 변경하는 과정은, 상기 제1 유로에서 유체의 압력을 재측정하고, 상기 제1 유로의 온도를 측정하는 과정; 및 기 설정된 상기 제1 유로의 체적값과 재측정된 압력값 및 상기 제1 유로의 온도값을 기반으로, 상기 제2 유량 범위보다 작은 유량 범위인 제1 유량 범위로 유체를 토출하는 과정;을 포함한다.The present invention provides a process for supplying fluid to a fluid control device and moving the fluid from a first flow path of the fluid control device to a second flow path of the fluid control device; A process of measuring the pressure value of the fluid in the first flow path and the pressure value of the fluid in the second flow path; A process of discharging fluid from the fluid control device to a second flow rate range based on the measured pressure values; A process of changing the flow rate range discharged from the fluid control device, wherein the process of changing the discharged flow rate range includes re-measuring the pressure of the fluid in the first flow path and measuring the temperature of the first flow path. process; and discharging fluid in a first flow rate range that is a flow rate range smaller than the second flow rate range, based on the preset volume value of the first flow path, the remeasured pressure value, and the temperature value of the first flow path; Includes.
본 발명에 따르면, 내부의 단일 유로로부터 토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 제어할 수 있다. 이에, 유체 제어장치의 그 전체 체적을 최소화시키며, 유체 제어장치로부터 서로 다른 이종의 범위로 유체를 토출시킬 수 있다. According to the present invention, the amount of fluid discharged from a single internal flow path can be controlled to different ranges. Accordingly, the overall volume of the fluid control device can be minimized, and fluid can be discharged from the fluid control device to different and heterogeneous ranges.
또한, 유체 제어장치가 체적식 유량 제어 방식을 사용하여, 서로 다른 이종의 범위 중 상대적으로 토출되는 유체량의 범위가 작은(즉, 미세유량 범위) 유체량을 정밀하게 제어할 수 있다. In addition, the fluid control device uses a volumetric flow rate control method to precisely control the fluid volume in a relatively small discharged fluid volume range (i.e., a fine flow rate range) among different heterogeneous ranges.
또한, 유체 제어장치가 차압식 유량 제어 방식을 사용하여, 상대적으로 토출 되는 유체량의 범위가 큰(즉, 일반유량 범위) 유체량을 정밀하게 제어할 수 있다. In addition, the fluid control device uses a differential pressure flow control method, allowing precise control of the fluid volume over a relatively large discharged fluid volume range (i.e., general flow rate range).
또한, 유체 제어장치가 차압식 유량 제어 방식으로 복수의 밸브를 선택적으로 제어하여, 일반유량 범위의 유체량을 유기적으로 조정할 수 있다.Additionally, the fluid control device can selectively control a plurality of valves using a differential pressure flow control method to organically adjust the fluid amount in the general flow rate range.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 저장탱크, 유체 제어장치 및 기판 제조설비의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어장치의 구조를 도시한 도면.
도 3은 미세유량 범위로 토출하기 위해 유입단 밸브를 작동시키는 도면.
도 4는 미세유량 범위로 토출하기 위해 유입단 밸브 및 배출단 밸브를 작동시키는 도면.
도 5는 미세유량 범위로 토출하기 위해 배출단 밸브를 작동시키는 도면.
도 6은 배출단 밸브를 제어하여 일반유량 범위로 유체량을 토출하는 도면.
도 7은 유입단 밸브를 제어하여 일반유량 범위로 유체량을 토출하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어방법을 나타내는 플로우차트.1 is a diagram schematically showing the structure of a fluid storage tank, a fluid control device, and a substrate manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the structure of a fluid control device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram of operating the inlet valve to discharge in a micro flow rate range.
Figure 4 is a diagram of operating the inlet valve and outlet valve to discharge in a fine flow rate range.
Figure 5 is a diagram of operating the discharge end valve to discharge in a fine flow rate range.
Figure 6 is a diagram of discharging fluid volume in the normal flow rate range by controlling the discharge end valve.
Figure 7 is a diagram of controlling the inlet end valve to discharge fluid volume in the normal flow rate range.
Figure 8 is a flow chart showing a fluid control method according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described herein may be modified in various ways. Specific embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the attached drawings are only intended to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical idea is not limited to the specific embodiments disclosed in the attached drawings, and should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation. And, the “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of “modules” or a plurality of “units” excluding a “module” or “unit” that must be performed on specific hardware or performed on at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is abbreviated or omitted.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the attached drawings.
본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어장치는 유체 저장탱크로부터 유입된 유체를 기판 제조 공정이 진행되는 기판 제조설비로 공급하는 장치일 수 있다. 즉, 유체 제어장치는 저장 탱크로부터 유체를 유입받고, 기판 제조설비에서 진행되는 공정에 따라, 서로 다른 범위의 유체를 공급할 수 있다. 하기에서는, 유체가 기상의 물질(즉, 가스)인 경우를 예시적으로 설명한다. The fluid control device according to an embodiment of the present invention may be a device that supplies fluid flowing from a fluid storage tank to a substrate manufacturing facility where a substrate manufacturing process is performed. That is, the fluid control device receives fluid from a storage tank and can supply different ranges of fluid depending on the process taking place in the substrate manufacturing facility. In the following, the case where the fluid is a gaseous substance (i.e., gas) will be described by way of example.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 저장탱크, 유체 제어장치 및 기판 제조설비의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a diagram schematically showing the structure of a fluid storage tank, a fluid control device, and a substrate manufacturing facility according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 1을 참조하여, 유체 제어장치(100)가 유체를 공급받는 유체 저장탱크(10)의 구조 및 유체 제어장치(100)가 유체를 공급하는 대상인 기판 제조설비(20)의 구조에 관하여 설명한다.First, with reference to FIG. 1, the structure of the
유체 저장탱크(10)는 유체를 저장하는 탱크일 수 있다. 탱크 하우징(미도시), 공급호스(미도시) 및 입력모듈(미도시)을 포함할 수 있다.The
탱크 하우징은 유체가 저장될 수 있는 용기 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 탱크 하우징은 내부가 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 탱크 하우징 내부의 복수의 공간에는 서로 다른 유체(즉, 가스)가 저장될 수 있다. The tank housing may be provided in the shape of a container in which fluid can be stored. For example, the inside of a tank housing may be divided into a plurality of spaces. Different fluids (i.e., gases) may be stored in a plurality of spaces inside the tank housing.
일반적으로, 유체가 공급될 대상인 기판 제조설비(20)에서는 서로 다른 공정이 진행될 수 있다. 예를 들어, 기판 제조설비(20)에서는 기판 제조 공정 및 클리닝 공정 등이 진행될 수 있다. 여기서, 기판 제조 공정은 식각 공정 및 박막 증착 공정일 수 있으며, 기판 제조 공정일 때 공급되는 유체는 예컨데, NH3, NF3, SiH4, PH3 등을 포함한 유체일 수 있다. 또한, 클리닝 공정은 식각 공정 혹은 박막 증착 공정시 발생한 부산물들을 제거하는 공정일 수 있으며, 클리닝 공정일 때 공급되는 유체는 H2, Ar 등을 포함한 유체일 수 있다. 따라서, 탱크 하우징 내부의 서로 다른 공간에는 기판 제조 공정일 때 공급되는 유체와 클리닝 공정일 때 공급되는 유체가 각각 분리되어 저장될 수 있다. In general, different processes may be performed in the
공급호스는 탱크 하우징의 유체가 유체 제어장치(100)로 이동하는 통로일 수 있다. 공급호스는 탱크 하우징에 설치되며, 그 일단이 탱크 하우징의 내부의 유체가 저장된 공간에 연통될 수 있다. 또한, 공급호스는 그 타단이 후술하는 유체 제어장치(100)의 유입로(111)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 공급호스는 굽힘과 신축이 자유로울 수 있도록, 고무재질로 마련될 수 있다. The supply hose may be a passage through which fluid in the tank housing moves to the
입력모듈은 기판 제조설비(20)가 기판 제조 공정인지 혹은 클리닝 공정인지를 입력받을 수 있다. 예를 들어, 입력모듈은 기판 제조설비(20)로부터 공정에 관한 정보를 담은 신호를 수신받을 수 있는 수신센서로 마련되거나, 혹은 작업자가 공정 정보에 관한 내용을 입력할 수 있는 전자 패드로 마련될 수 있다.The input module can receive input as to whether the
기판 제조설비(20)는 내부에 기판을 수용할 수 있다. 기판 제조설비(20)는 유체 제어장치(100)에 연결되며, 공정에 따라 서로 다른 종류의 유체를 공급받을 수 있다. 상술한 바와 같이, 기판 제조설비(20)는 기판 제조 공정이 진행될 경우, 식각 및 증착에 필요한 유체를 공급받을 수 있다. 또한, 기판 제조설비(20)는 클리닝 공정이 진행될 경우, 클리닝 공정에 필요한 유체를 공급받을 수 있다. The
한편, 기판 제조설비(20)은 식각 및 증착공정일 때 공급받는 유체의 유체량과 클리닝 공정일 때 공급받는 유체의 유체량이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 기판 제조 공정에 필요한 유체의 유체량 범위는 클리닝 공정에 필요한 유체의 유체량야 범위보다 그 값이 작은 범위일 수 있다. 하기에서는, 기판 제조 공정에 필요한 유체량 범위가 미세유량 범위인 경우를 예시적으로 설명하고, 클리닝 공정에 필요한 유체량 범위가 일반유량 범위인 경우를 예시적으로 설명한다. 여기서, 미세유량 범위는 1/100 of F.S(Full Scale) 이하 이고, 일반유량 범위는 1/10 of F.S(Full Scale) 이하 혹은 1/1 of F.S(Full Scale) 이하 인 경우를 예시적으로 설명한다. 또한, 상술한 유체량은 유체의 유량을 의미할 수 있으며, 하기에서 기술되는 유체량 역시 동일한 의미일 수 있다. 상술한 유체 저장탱크(10) 및 기판 제조설비(20)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.Meanwhile, in the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어장치의 구조를 도시한 도면이다. Figure 2 is a diagram showing the structure of a fluid control device according to an embodiment of the present invention.
하기에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어장치(100)를 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어장치(100)는 내부의 단일 유로로부터 토출되는 유체량을 서로 다른 범위로 제어할 수 있는 장치일 수 있다. 보다 구체적으로, 유체 제어장치(100)는 유체가 유입되는 유입로(111)와, 유체가 토출되는 배출로(112)를 갖고, 내측에 유입로(111)와 연통 가능한 제1 유로(113) 및 제1 유로(113)에 연결되고 배출로(112)와 연통 가능한 제2 유로(114)를 형성하는 본체(110)를 포함할 수 있다. 또한, 유체 제어장치(100)는 제1 유로(113)와 제2 유로(114)의 사이에 설치되는 차압 발생부(120), 제1 유로(113)와 제2 유로(114) 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정하기 위한 측정부(130), 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 개폐시킬 수 있는 배출단 밸브(140), 유입로(111)과 제1 유로(113) 사이를 개폐시킬 수 있는 유입단 밸브(150) 및 배출로(112)로 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위로 범위로 제어하기 위한 제어부(160)를 포함할 수 있다. 여기서, 서로 다른 이종의 범위는, 예컨데 미세유량 범위 및 미세유량 범위보다 크기가 큰 범위인 일반유량 범위를 포함할 수 있다.In the following, the
본체(110)는 유체 제어장치(100)의 몸체를 이루는 부분일 수 있다. 예를 들어, 본체(110)는 내측에 유로가 형성된 복수개의 금속성 블록으로 마련되며, 별도의 체결수단을 통해 서로 조립되어 일체화된 배관으로 마련될 수 있다. 본체(110)는 일측에 유입로(111)를 갖고, 타측에 배출로(112)를 갖는다. 또한, 본체(110)는 내부에 유체가 이동할 수 있는 통로인 제1 유로(113) 및 제2 유로(114)를 가질 수 있다. 한편, 본체(110)로 유입된 유체는 본체(110)의 일측에서 타측을 향하는 방향(이하, 유체 이동방향이라 함)을 따라 이동할 수 있다.The main body 110 may be a part of the body of the
유입로(111)는 본체(110) 중 유체 저장탱크(10)에 인접한 부분(즉, 일측)에 형성되며, 유체 제어장치(100)의 내부로 유체를 공급받을 수 있다. 유입로(111)는 제1 유로(113)와 선택적으로 연통될 수 있다. 즉, 유입로(111)는 후술하는 유입단 밸브(150)의 작동에 의해 제1 유로(113)와 연통되거나 혹은 단절될 수 있다. 유입로(111)는 유체 저장탱크(10)로부터 공급받은 유체를 제1 유로(113)로 공급할 수 있다.The
한편, 유입로(111)는 제1 유로(113)를 향하여(즉, 유체 이동방향을 따라) 그 직경의 크기가 일정하게 형성될 수 있다. 반면, 유입로(111)는 제1 유로(113)를 향하여(즉, 유체 이동방향을 따라) 그 직경의 크기가 점점 감소하도록 형성될 수 있다. 즉, 유입로(111)를 형성하는 본체(110)의 내경의 크기가 유체 이동방향을 따라 감소하도록 형성될 수 있다. Meanwhile, the
일반적으로, 유체는 동일한 유량일 때, 통과하는 단면적이 작을수록 이동속도를 더 빠르게 형성될 수 있다. 이에, 유체가 유입로(111)를 통과할 때, 그 이동속도가 증가될 수 있고, 유체 저장탱크(10)로부터 본체(110)의 내부(즉, 제1 유로(113))로 더 원활하게 공급될 수 있다. In general, when the flow rate is the same, the smaller the cross-sectional area through which the fluid passes, the faster the fluid can move. Accordingly, when the fluid passes through the
배출로(112)는 본체(110) 중 기판 제조설비(20)에 인접한 부분(즉, 타측)에 설치되며, 유체 제어장치(100)로부터 유체를 토출할 수 있다. 배출로(112)는 제2 유로(114)와 선택적으로 연통될 수 있다. 즉, 배출로(112)는 후술하는 배출단 밸브(140)의 구동에 의해 제2 유로(114)와 연통되거나 혹은 단절될 수 있다. 배출로(112)는 유체를 토출하여 기판 제조설비(20)로 공급할 수 있다.The
한편, 배출로(112)는 유체 이동방향을 따라 그 직경의 크기가 일정하게 형성될 수 있다. 반면, 배출로(112)는 유체 이동방향을 따라 그 직경의 크기가 점점 감소하도록 형성될 수 있다. 즉, 배출로(112)를 형성하는 본체(110)의 내경의 크기가 유체 이동방향을 따라 감소하도록 형성될 수 있다. 이에, 유체가 배출로(112)를 통과할 때, 그 이동속도가 증가될 수 있고, 유체를 더 원활하게 토출하여 기판 제조설비(20)로 이동시킬 수 있다.Meanwhile, the
차압 발생부(120)는 제1 유로(113)와 제2 유로(114)의 사이에 설치되며, 제1 유로(113)와 제2 유로(114)를 연결시킬 수 있다. 차압 발생부(120)는 관 형상으로 마련될 수 있으며, 유체 통과시에 제1 유로(113)와 제2 유로(114) 사이에 차압을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 차압 발생부(120)는 내부에 관통된 홀이 형성된 조임판(예컨데, 오리피스판 혹은 노즐판)을 구비하여, 유체의 흐름을 조일 수(즉, 전후단에 차압을 유도할 수) 있다. 이에, 차압 발생부(120)는 제1 유로(113)와 제2 유로(114) 사이에 차압을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 차압 발생부(120)는 오리피스(orifice) 구조로 형성될 수 있다. The
측정부(130)는 제1 유로(113)와 제2 유로(114) 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 유체의 상태는 유체의 압력, 유체의 온도, 기 설정된 체적 내에서의 유체의 몰비 등을 포함할 수 있다. 즉, 측정부(130)는 제1 유로(113)와 제2 유로(114) 중 적어도 어느 하나에서 유체의 압력, 제1 유로(1130)에서의 유체의 온도 및 제1 유로(113)에서의 유체의 몰비를 측정할 수 있다. 이를 위해, 측정부(130)는 제1 센서(131), 제2 센서(132) 및 온도 센서(133)를 포함할 수 있다.The measuring unit 130 may measure the state of the fluid in at least one of the
제1 센서(131)는 제1 유로(113)에 흐르는 유체의 압력을 감지할 수 있다. 제1 센서(131)는 제1 유로(113)에 연결될 수 있다. 즉, 제1 센서(131)는 유체 이동방향을 기준으로, 후술되는 유입단 밸브(150)와 차압 발생부(120) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 제1 센서(131)는 유입로(111)로부터 제1 유로(113)로 유입되어 차압 발생부(120)로 이동하는 유체의 압력을 검출할 수 있다. The
또한, 제1 센서(131)는 후술되는 제어부(160)의 수신모듈(161)에 전자기적으로 연결될 수 있다. 이에, 제1 센서(131)는 측정한 압력값을 수신모듈(161)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(131)는 비 증폭 출력 압력센서, 증폭 출력 압력센서, 디지털 출력 압력센서 등으로 마련될 수 있다.Additionally, the
제2 센서(132)는 제2 유로(114)에 흐르는 유체의 압력을 감지할 수 있다. 제2 센서(132)는 제2 유로(114)에 연결될 수 있다. 즉, 제2 센서(132)는 유체 이동방향을 기준으로, 차압 발생부(120)와 후술되는 배출단 밸브(140) 사이에 배치될 수 있다. 이에, 제2 센서(132)는 차압 발생부(120)를 통과하여 제2 유로(114)로 유입된 유체의 압력을 검출할 수 있다. 또한, 제2 센서(132)는 수신모듈(161)과 전자기적으로 연결될 수 있다. 이에, 제2 센서(132)는 측정한 압력값을 수신모듈(161)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제2 센서(132)는 제1 센서(131)와 동일할 수 있으며, 센서칩과 다이어프램을 내장하는 통상의 압력 센서로 적용될 수 있다. The
온도 센서(133)는 제1 유로(113)에서 유체의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(133)는 제1 유로(113)에 연결되고, 수신모듈(161)에 전자기적으로 연결될 수 있다. 온도 센서(133)는 제1 유로(113)를 이동하는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 온도 센서(133)는 측정한 온도값을 신호로 변환하여 변환된 신호를 수신모듈(161)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(133)는 접촉식 온도 센서 혹은 비접촉식 온도 센서로 마련될 수 있다.The
배출단 밸브(140)는 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이에 설치되며, 제어부(160)의 제어모듈(163)에 전자기적으로 연결될 수 있다. 즉, 배출단 밸브(140)는 제어부(160)로부터 전송된 제어명령에 따라 제2 유로(114)에서 배출로(112)로 이동하는 유체량을 조절할 수 있다. 즉, 배출단 밸브(140)는 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이의 개방된 정도를 변경하여, 유체 제어장치(100)에서 토출되는 유체량을 조절할 수 있다. 배출단 밸브(140)는 제2 유로(114)와 배출로(112)를 연통시키거나 폐쇄시킬 수 있고, 연통시키는 과정에서 개도를 유기적으로 조절할 수 있다. 배출단 밸브(140)는 제어모듈(163)의 제어를 통해, 배출로(112)에서 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 형성하거나, 일반유량 범위로 형성할 수 있다.The
유입단 밸브(150)는 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이에 설치되며, 제어부(160)의 제어모듈(163)과 전자기적으로 연결될 수 있다. 즉, 유입단 밸브(150)는 제어부(160)로부터 전송된 제어명령에 따라 제어되며, 유입로(111)에서 제1 유로(113)로 유입되는 유체량을 조절할 수 있다. 즉, 유입단 밸브(150)는 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이의 개방된 정도를 변경하여, 제1 유로(113)로 유입되는 유체량을 조절할 수 있다. The
한편, 배출단 밸브(140)와 유입단 밸브(150)는 제어부(160)가 유체 제어장치(100)에서 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 토출할 것인지 혹은, 일반유량 범위로 토출할 것인지에 따라, 그 작동 방식이 달라질 수 있다. 즉, 배출단 밸브(140)와 유입단 밸브(150)는 제어부(160)에 의해 체적식 방식으로 제어될 것인지 혹은 차압식 방식으로 제어될 것인지에 따라, 그 동작의 순서 및 개방된 정도가 선택적으로 달라질 수 있다. 이와 관련된 구체적인 설명은 하기에서 제어부(160)를 설명하면서 구체적으로 설명한다.Meanwhile, the
제어부(160)는 유입단 밸브(150)와 배출단 밸브(140)의 작동을 제어하며, 배출로(112)에서 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위로 제어할 수 있다. 여기서, 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위로 제어하는 것은, 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 토출되게 제어하거나 혹은 일반유량 범위로 토출되게 제어하는 것일 수 있다.The
보다 구체적으로, 제어부(160)는 체적식 방식으로 토출되는 유체량을 제어하여 미세유량 범위로 유체량을 토출할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 차압식 방식으로 토출되는 유체량을 제어하여 일반유량 범위로 유체량을 토출할 수 있다. 하기에서는, 제어부(160)가 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 제1 유로(113)의 기 설정된 체적, 온도 센서(133) 및 제1 센서(131)를 이용하여(즉, 체적식 방식으로) 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 제어하는 경우를 예시적으로 설명한다. 또한, 제어부(160)가 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 차압 발생부(120), 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)를 이용하여(즉, 차압식 방식으로) 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 제어하는 경우를 예시적으로 설명한다. More specifically, the
또한, 제어부(160)는 사용자의 판단 혹은 사용자의 작동에 의해 수동으로 작동될 수 있다. 사용자가 유체 제어장치(100)에서 유체를 미세유량 범위로 토출할지 혹은 일반유량 범위로 토출할지 선택하고, 사용자의 선택에 따라 사용자가 제어부(160)를 수동으로 작동시켜 유입단 밸브(150) 및 배출단 밸브(140)를 선택적으로 구동시킬 수 있다. Additionally, the
반면, 제어부(160)는 기판 제조설비(20)로부터 전송되는 신호에 의해 자동으로 작동될 수도 있다. 즉, 기판 제조설비(20)가 미세유량 범위의 유체량이 필요한 공정(예컨데, 식각 및 증착 공정)인지 혹은 일반유량 범위의 유체량이 필요한 공정(예컨데, 클리닝 공정)인지를 선택하여 신호를 생성하고, 제어부(160)가 해당 신호를 수신받아 해당 공정에 맞는 유체량을 범위를 토출하도록 유입단 밸브(150) 및 배출단 밸브(140)르 선택저긍로 구동시킬 수 있다. 하기에서는, 제어부(160)가 기판 제조설비(20)로부터 전송되는 신호에 의해 자동으로 작동되는 경우를 예시적으로 설명한다.On the other hand, the
보다 구체적으로, 제어부(160)는 수신모듈(161), 판단모듈(162) 및 제어모듈(163)을 포함할 수 있다. 수신모듈(161)은 제1 센서(131), 제2 센서(132) 및 온도 센서(133)에 전자기적으로 연결되며, 제1 센서(131), 제2 센서(132) 및 온도 센서(133)에서 측정한 측정값들을 수신받을 수 있다. 또한, 수신모듈(161)은 상술한 바와 같이, 기판 제조설비(20)에 전자기적으로 연결되며, 기판 제조설비(20)로부터 미세유량 범위 유체량이 필요한 공정 신호 및 일반유량 범위 유체량이 필요한 공정 신호를 수신받을 수 있다. 예를 들어, 수신모듈(161)은 기 설정된 시간마다 제1 센서(131), 제2 센서(132) 및 온도 센서(133)에서 측정된 측정값들을 전달받거나, 혹은 실시간으로 측정값들을 전달받을 수 있다. 하기에서는, 수신모듈(161)이 제1 센서(131), 제2 센서(132) 및 온도 센서(133)로부터 실시간으로 측정값들을 전송받는 경우를 예시적으로 설명한다. 또한, 수신모듈(161)은 기판 제조설비(20)로부터 공정 신호를 실시간으로 수신받을 수도 있다.More specifically, the
판단모듈(162)은 배출로(112)에서 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위인지 일반유량 범위인지 판단할 수 있다. 판단모듈(162)은 수신모듈(161)과 전자기적으로 연결되며, 수신모듈(161)에서 기판 제조설비(20)로부터 수신받은 신호를 통해 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위인지 일반유량 범위인지 판단할 수 있다. The
제어모듈(163)은 판단모듈(162)과 수신모듈(161)에 각각 연결되고, 판단모듈(162)의 판단 결과에 따라 유체의 토출되는 유체량을 미세유량 범위 혹은 일반유량 범위로 제어할 수 있다. The
도 3은 미세유량 범위로 토출하기 위해 유입단 밸브를 작동시키는 도면이고, 도 4는 미세유량 범위로 토출하기 위해 유입단 밸브 및 배출단 밸브를 작동시키는 도면이고, 도 5는 미세유량 범위로 토출하기 위해 배출단 밸브를 작동시키는 도면이다.Figure 3 is a diagram of operating the inlet valve to discharge in a micro flow rate range, Figure 4 is a diagram of operating the inlet valve and outlet valve to discharge in a micro flow rate range, and Figure 5 is a diagram of operating the inlet valve and outlet valve to discharge in a micro flow rate range. This is a diagram of operating the discharge valve to do this.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어모듈(163)은 판단모듈(162)이 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위라고 판단할 경우, 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 제1 유로(113)의 기 설정된 체적, 온도 센서(133) 및 제1 센서(131)를 이용하여(즉, 체적식 방식으로) 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 제어할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 5, when the
도 3에 도시된 바와 같이, 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 구동시켜 유입로(111)와 제1 유로(113)를 사이를 개방시키고, 배출단 밸브(140)를 구동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 폐쇄시킬 수 있다. 이에, 유체가 유입로(111)를 통해 제1 유로(113)로 유입될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
이후, 도 4에 도시된 바와 같이, 유입단 밸브(150)를 구동시켜 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이를 폐쇄시킬 수 있다. 제어모듈(163)은 제1 센서(131)가 측정한 제1 유로(113)에 유입된 유체의 압력 측정값을 전달받고, 온도 센서(133)가 측정한 제1 유로(113) 내의 온도 측정값을 전달받을 수 있다. 한편, 제어모듈(163)에는 제1 유로(113)의 기 설계된 체적값(즉, 제1 유로(113)의 부피)이 미리 입력되어 있을 수 있다. 한편, 제1 유로(113)로 유입된 유체는 패쇄된 제2 유로(114)와 배출로(112) 및 차압 발생부(130)의 차압에 의해 제2 유로(114)로 거의 이동하지 못하고, 대부분 제1 유로(113) 내에 머물 수 있다.Thereafter, as shown in FIG. 4, the
이후, 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 구동시켜, 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 개방시킬 수 있다. 이에, 제1 유로(113)의 유체가 제2 유로로(112)로 이동하고, 개방된 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 통과하여, 배출로(112)로 이동할 수 있다. 이에, 제1 유로(113)에서의 유체량이 달라짐에 따라, 제1 센서(131)와 온도 센서(133)에서 측정되는 측정값이 변할 수 있다. 제어모듈(163)은 실시간으로 제1 센서(131)의 측정값(즉, 제1 유로(113)에서의 유체의 압력)과 온도 센서(133)의 측정값(즉, 제1 유로(113)의 온도)을 전달받을 수 있다. 여기서, 제어모듈(163)은 하기의 수학식 1을 통해 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 제어할 수 있다. Thereafter, the
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, P1은 유입단 밸브와 배출단 밸브를 폐쇄했을 때(즉, 제1 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, P2는 유입단 밸브를 폐쇄하고 배출단 밸브를 개방했을 때(즉, 제2 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, t는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간값이고, vol은 기 설정된 제1 유로의 체적값이고, temp는 제1 유로에서의 유체의 온도값을 의미한다.)(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path when the inlet and outlet valves are closed (i.e., at the first time), and P 2 is the inlet end valve. When the valve is closed and the outlet valve is opened (i.e., at the second time point), it is the pressure value of the fluid in the first flow path, t is the time value between the first time point and the second time point, and vol is the preset time point. It is the volume value of 1 flow path, and temp means the temperature value of the fluid in the first flow path.)
즉, 제어모듈(163)은 수학식 1을 통해, 토출되는 유체량이 기 설정된 미세유량 범위의 유체량만큼 토출되도록, 배출단 밸브(140)를 구동시켜, 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이의 개방된 정도를 조절할 수 있다. 이에, 배출로(112)에서 미세유량 범위의 유체량이 토출될 수 있다. 예를 들어, 미세유량 범위의 유체량은 상술한 바와 같이 1/100 of F.S 이하일 수 있다.That is, the
도 5에 도시된 바와 같이, 배출로(112)에서 토출되는 유체량이 기 설정된 미세유량 범위보다 낮아질 경우, 배출단 밸브(140)를 작동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 폐쇄할 수 있다. 이후, 다시 도 3에 도시된 바와 같이, 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이를 개방시켜 유체를 유입받을 수 있다. As shown in FIG. 5, when the amount of fluid discharged from the
도 6은 배출단 밸브를 제어하여 일반유량 범위로 유체량을 토출하는 도면이다. Figure 6 is a diagram of discharging fluid volume in the normal flow rate range by controlling the discharge end valve.
도 6을 참조하면, 제어모듈(163)은 판단모듈(162)이 토출되어야 하는 유체량이 일반유량 범위라고 판단할 경우, 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 차압 발생부(120), 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)를 이용하여(즉, 차압식 방식으로) 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 제어할 수 있다. Referring to FIG. 6, when the
보다 구체적으로, 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 먼저 구동시키고, 구동된 배출단 밸브(140)에 따라 유입단 밸브(150)를 나중에 구동시켜 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 토출시킬 수 있다. 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 구동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 연통시킬 수 있다. 여기서, 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이가 개방됨에 따라, 제2 센서(132)는 그 측정값이 0(즉, 진공 상태)일 수 있다. 이후, 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 구동시켜, 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이를 연통시킬 수 있다. 여기서, 제어모듈(163)은 하기의 수학식 2를 통해 배출로(112)에서 배출되는 유체량이 일반유량 범위가 될 수 있도록, 유입단 밸브(150)를 제어하여 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이의 개방된 정도를 조절할 수 있다. More specifically, the
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, 여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, K는 비례상수값이고, P1은 제1 유로에서의 유체의 압력값이고, P2는 제2 유로에서의 유체의 압력값을 의미한다.)(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, K is the proportionality constant value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path, and P 2 means the pressure value of the fluid in the second flow path .)
즉, 제어모듈(163)은 제1 유로(113)에서의 유체의 압력값이 제2 유로(114)에서의 유체의 압력값보다 차압 발생부(120)의 기 설정된 설정값만큼 클 수 있게, 유입단 밸브(150)를 구동시킬 수 있다. 이에, 유체가 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이로 유입되고, 제1 유로(113), 차압 발생부(120) 및 제2 유로(114)를 통과하여 배출로(112)에서 일반유량 범위의 유체량으로 토출될 수 있다. 예를 들어, 일반유량 범위의 유체량은 상술한 바와 같이 1/10 of F.S 이하일 수 있다.That is, the
도 7은 유입단 밸브를 제어하여 일반유량 범위로 유체량을 토출하는 도면이다.Figure 7 is a diagram of controlling the inlet end valve to discharge fluid volume in the normal flow rate range.
도 7을 참조하면, 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 먼저 구동시키고 나중에 배출단 밸브(140)를 구동시켜, 배출단 밸브(140)를 먼저 구동시키고 나중에 유입단 밸브(150)를 구동시키는 경우의 유체량보다 더 큰 범위로 유체량을 토출할 수 있다. 즉, 서로 동일한 일반유량 범위이지만 그 크기가 더 큰 범위의 일반유량 범위로 토출할 수 있다. 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 구동시켜, 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이를 연통시킬 수 있다. 이후, 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 구동시켜, 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 연통시킬 수 있다. 여기서, 제어모듈(163)은 상기의 수학식 2를 통해 배출로(112)에서 배출되는 유체량이 배출단 밸브(140)를 먼저 구동시키는 경우보다 더 큰 유체량 범위의 유체가 토출될 수 있도록, 배출단 밸브(140)를 제어하여 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이의 개방된 정도를 조절할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
즉, 제어모듈(163)은 제2 유로(114)에서의 유체의 압력값이 제1 유로(113)에서의 유체의 압력값보다 차압 발생부(120)의 기 설정된 설정값만큼 작을 수 있게, 배출단 밸브(140)를 구동시킬 수 있다. 이에, 유입로(111)로 유입된 유체가 제1 유로(113), 차압 발생부(120) 및 제2 유로(114)를 통과하여 배출로(112)에서 일반유량 범위(즉, 배출단 밸브(140)를 먼저 구동시키는 경우보다 더 큰 유체량 범위)의 유체량이 토출될 수 있다. 여기서, 일반유량 범위는 1/1 of F.S 이하일 수 있다.That is, the
이처럼, 유체 제어장치(100)는 내부의 단일 유로(즉, 유입로(111), 제1 유로(113), 제2 유로(114) 및 배출로(112))를 통과하여 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위(즉, 미세유량 범위 및 일반유량 범위)로 제어할 수 있다. 즉, 유체 제어장치가 체적식 유량 제어 방식을 사용하여, 서로 다른 이종의 범위 중 상대적으로 토출되는 유체량의 범위가 작은(즉, 미세유량 범위) 유체량을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 유체 제어장치가 차압식 유량 제어 방식을 사용하여, 상대적으로 토출 되는 유체량의 범위가 큰(즉,일반유량 범위) 유체량을 정밀하게 제어할 수 있다. In this way, the
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어방법에 대해 설명하기로 한다. 하기에서는, 유체 제어방법을 설명함에 있어서, 상술한 유체 제어장치(100)를 이용하여 유체 제어방법을 실시하는 경우를 예시적으로 설명한다.In the following, a fluid control method according to an embodiment of the present invention will be described. In the following, in explaining the fluid control method, a case in which the fluid control method is performed using the above-described
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유체 제어방법을 나타내는 플로우차트이다.Figure 8 is a flow chart showing a fluid control method according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 내부의 단일 유로에서 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위로 제어하기 위한 방법으로서, 유체 제어장치(100)로 유체를 공급하고, 유체 제어장치(100)의 제1 유로(113)에서 유체 제어장치의 제2 유로(114)로 유체를 이동시키는 과정(S110), 제1 유로(113)에서의 유체의 압력값과 제2 유로(114)에서의 유체의 압력값을 측정하는 과정(S120), 측정된 압력값들을 기반으로 유체 제어장치(100)에서 일반유량 범위로 유체를 토출하는 과정(S130), 제1 유로(113)에서 유체의 압력을 재측정하고 제1 유로의 온도를 측정하고 기 설정된 제1 유로(113)의 체적값과 재측정된 압력값 및 제1 유로(113)의 온도값을 기반으로, 일반유량 범위보다 작은 유량 범위인 미세유량 범위로 토출되는 유체량 범위를 변경하여 유체를 토출하는 과정(S140)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 8, as a method for controlling the amount of fluid discharged from a single internal flow path in different heterogeneous ranges, fluid is supplied to the
한편, 유체 제어방법은 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 먼저 토출하고, 이후 일반유량 범위로 토출되는 유체량 범위를 변경할 수도 있다. 하기에서는, 유체 제어방법이 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 먼저 토출하고 나중에 미세유량 범위로 변경하여 토출하는 것을 예시적으로 설명한다.Meanwhile, the fluid control method may first discharge the amount of fluid discharged into the micro flow rate range and then change the discharge amount range to the general flow rate range. In the following, the fluid control method will be described as an example in which the discharged fluid volume is first discharged in the general flow rate range and later changed to the fine flow rate range.
도 6을 참조하면, 유체 제어장치(100)로 유체를 공급하고, 유체 제어장치(100)의 제1 유로(113)에서 유체 제어장치(100)의 제2 유로(114)로 유체를 이동시킬 수 있다(S110). 보다 구체적으로, 판단모듈(162)은 토출되어야 하는 유체량이 일반유량 범위라고 판단할 수 있다. 여기서, 판단모듈(162)은 수신모듈(161)을 통해 기판 제조설비(20)가 클리닝 공정이 진행되야 한다고 확인할 경우, 유체 제어장치(100)가 토출해야 할 유체량을 일반유량 범위라고 판단할 수 있다. 판단모듈(162)은 판단한 정보를 제어모듈(163)로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 6, the fluid is supplied to the
제어모듈(163)은 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 차압 발생부(120), 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)를 이용하여(즉, 차압식 방식으로) 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 제어할 수 있다. 즉, 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 먼저 구동시키고, 구동된 배출단 밸브(140)에 따라 유입단 밸브(150)를 이후에 구동시켜 토출되는 유체량을 일반유량 범위로 토출시킬 수 있다. 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 구동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 연통시킬 수 있다. 이후, 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 구동시켜, 유입로(111)와 제1 유로(113) 사이를 연통시킬 수 있다. 여기서, 제1 센서(131)는 제1 유로(113)에서의 유체의 압력값을 측정하고, 제2 센서(132)는 제2 유로(114)에서의 압력값을 측정할 수 있다(S120). 이후, 제1 센서(131) 및 제2 센서(132)에서 측정된 압력값들을 수신모듈(161)이 수신하고, 수신모듈(161)은 수신된 압력값들을 제어모듈(163)로 전송할 수 있다. 제어모듈(163)은 하기의 수학식 2를 통해 배출로(112)에서 배출되는 유체량이 일반유량 범위가 될 수 있도록, 유입단 밸브(150)를 제어할 수 있다. The
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, 여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, K는 비례상수값이고, P1은 제1 유로에서의 유체의 압력값이고, P2는 제2 유로에서의 유체의 압력값을 의미한다.)(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, K is the proportionality constant value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path, and P 2 means the pressure value of the fluid in the second flow path .)
이에, 유체가 유입로(111)로 유입되고 제1 유로(113), 차압 발생부(120) 및 제2 유로(114)를 통과하여 배출로(112)에서 일반유량 범위(예컨데, 1/10 of F.S 이하)로 배출될 수 있다. 이에, 기판 제조설비(20)에서 클리닝 공정이 진행되고, 식각 혹은 증착 공정시 발생한 부산물들을 제거할 수 있다.Accordingly, the fluid flows into the
한편, 기판 제조설비(20)에서는 클리닝 공정이 진행된 후, 기판 제조 공정을 이어서 진행할 수 있다. 이에, 기판 제조설비(20)는 유체 제어장치(100)로부터 미세유량 범위의 유체량을 공급받을 필요가 있다. 이에, 유체 제어장치(100)는 토출되는 유체량을 일반유량 범위에서 미세유량 범위로 변경할 수 있다. Meanwhile, in the
도 3 내지 도 5를 참조하면, 판단모듈(162)은 수신모듈(161)을 통해 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위라고 판단할 수 있다. 여기서, 판단모듈(162)은 기판 제조설비(20)가 기판 제조 공정이 진행되야 한다고 확인할 경우, 유체 제어장치(100)가 토출해야 할 유체량을 미세유량 범위라고 판단할 수 있다. 판단모듈(162)은 판단한 정보를 제어모듈(163)로 전송할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 5, the
제어모듈(163)은 유입단 밸브(150), 배출단 밸브(140), 제1 유로(113)의 기 설정된 체적, 온도 센서(133) 및 제1 센서(131)를 이용하여(즉, 체적식 방식으로) 토출되는 유체량을 미세유량 범위로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어모듈(163)은 유입단 밸브(150)를 구동시켜 유입로(111)와 제1 유로(113)를 사이를 개방시키고, 배출단 밸브(140)를 구동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 폐쇄시킬 수 있다. 이후, 소정의 유체가 유입로(111)를 통해 제1 유로(113)로 유입되면, 유입단 밸브(150)를 구동시켜 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 폐쇄시킬 수 있다. 이후, 제어모듈(163)은 제1 센서(131)가 측정한 제1 유로(113)에 유입된 유체의 압력 측정값을 전달받고, 온도 센서(133)가 측정한 제1 유로(113) 내의 온도 측정값을 전달받을 수 있다. The
이후, 제어모듈(163)은 배출단 밸브(140)를 구동시켜, 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 개방시킬 수 있다. 이에, 유체가 개방된 제2 유로(114)와 배출로(112) 사이를 따라, 제1 유로(113)에서 제2 유로(114)를 통해 배출로(112)로 이동하고, 이로부터 제1 센서(131)와 온도 센서(133)에서 측정되는 측정값이 변경되며, 제어모듈(163)은 변경된 제1 센서(131)의 측정값(즉, 제1 유로(113)에서의 유체의 압력)과 별경된 온도 센서(133)의 측정값(즉, 제1 유로(113)의 온도)을 실시간으로 전달받을 수 있다. 제어모듈(163)은 하기의 수학식 1을 통해 토출되는 유체량이 미세유량 범위가 될 수 있도록, 배출단 밸브(140)를 제어할 수 있다. Thereafter, the
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, P1은 유입단 밸브와 배출단 밸브를 폐쇄했을 때(즉, 제1 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, P2는 유입단 밸브를 폐쇄하고 배출단 밸브를 개방했을 때(즉, 제2 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, t는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간값이고, vol은 기 설정된 제1 유로의 체적값이고, temp는 제1 유로에서의 유체의 온도값을 의미한다.)(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path when the inlet and outlet valves are closed (i.e., at the first time), and P 2 is the inlet end valve. When the valve is closed and the outlet valve is opened (i.e., at the second time point), it is the pressure value of the fluid in the first flow path, t is the time value between the first time point and the second time point, and vol is the preset time point. It is the volume value of 1 flow path, and temp means the temperature value of the fluid in the first flow path.)
이에, 유체가 배출로(112)에서 미세유량 범위(예컨데, 1/100 of F.S 이하)로 배출될 수 있다. 이에, 기판 제조설비(20)에서 기판 제조 공정이 진행될 수 있다. Accordingly, the fluid may be discharged from the
이처럼, 유체 제어장치(100)가 내부의 단일 유로로부터 토출되는 유체량을 서로 다른 이종의 범위(즉, 일반유량 범위 및 미세유량 범위)로 형성하여, 기판 제조설비(20)에 서로 다른 범위의 유체량을 공급할 수 있다. 이에, 단일 유체 제어장치(100)를 통해 기판 제조설비(20)에 서로 다른 범위의 유체량을 공급하여, 기판 제조설비(20)에서 서로 다른 공정이 진행되도록 할 수 있다.In this way, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
10: 유체 저장탱크 20: 기판 제조설비
100: 유체 제어장치 110: 본체
120: 차압 발생부 130: 측정부
140: 배출단 밸브 150: 유입단 밸브
160: 제어부 163: 제어모듈10: fluid storage tank 20: substrate manufacturing equipment
100: fluid control device 110: main body
120: Differential pressure generating unit 130: Measuring unit
140: outlet valve 150: inlet valve
160: Control unit 163: Control module
Claims (10)
상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 사이에 설치되는 차압 발생부;
상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정하기 위한 측정부;
상기 제2 유로와 상기 배출로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 제2 유로와 상기 배출로 사이에 배치되는 배출단 밸브;
상기 유입로와 상기 제1 유로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 유입로와 상기 제1 유로 사이에 배치되는 유입단 밸브; 및
상기 제1 유로의 기 설정된 체적값과 상기 측정부의 측정값 을 통해 상기 배출단 밸브 및 상기 유입단 밸브를 선택적으로 제어하여, 상기 배출로에서 토출되는 유체량을 미세유량 범위 및 미세유량 범위보다 큰 범위인 일반유량 범위로 제어하기 위한 제어부;를 포함하고,
상기 측정부는, 상기 제1 유로에서의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하고,
상기 제어부는,
제1 센서, 제2 센서 및 상기 온도 센서로부터 측정값들을 수신하는 수신모듈;
상기 배출로에서 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위인지 일반유량 범위인지 판단하기 위한 판단모듈; 및
상기 판단모듈과 상기 수신모듈에 연결되고, 상기 판단모듈의 판단 결과에 따라, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브의 작동 순서 및 각각의 개폐량을 제어하는 제어모듈;을 포함하고,
상기 제어모듈은, 기 설정된 상기 제1 유로의 체적값과 상기 제1 센서 및 상기 온도 센서의 측정값들에 따라 하기의 수학식 1에 따른 조건으로, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브를 교번하여 개폐시키는 유체 제어장치.
[수학식 1]
(여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, P1은 유입단 밸브와 배출단 밸브를 폐쇄했을 때(즉, 제1 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, P2는 유입단 밸브를 폐쇄하고 배출단 밸브를 개방했을 때(즉, 제2 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, t는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간값이고, vol은 기 설정된 제1 유로의 체적값이고, temp는 제1 유로에서의 유체의 온도값을 의미한다.)a main body having an inflow path through which a fluid flows in and an outlet path through which a fluid is discharged, and forming an inside of a first flow path capable of communicating with the inflow path and a second flow path connected to the first flow path and capable of communicating with the discharge path;
a differential pressure generator installed between the first flow path and the second flow path;
a measuring unit for measuring the state of fluid in at least one of the first flow path and the second flow path;
a discharge end valve disposed between the second flow path and the discharge path to open and close the space between the second flow path and the discharge path;
an inflow end valve disposed between the inflow passage and the first flow passage to open and close the connection between the inflow passage and the first flow passage; and
The discharge end valve and the inlet end valve are selectively controlled through the preset volume value of the first flow path and the measurement value of the measuring unit, so that the amount of fluid discharged from the discharge passage is greater than the micro flow rate range and the micro flow rate range. It includes a control unit for controlling the general flow rate range,
The measuring unit includes a temperature sensor for measuring the temperature in the first flow path,
The control unit,
a receiving module that receives measured values from a first sensor, a second sensor, and the temperature sensor;
a judgment module for determining whether the amount of fluid to be discharged from the discharge path is in the fine flow rate range or the general flow rate range; and
A control module connected to the determination module and the receiving module, and controlling the operating sequence and opening/closing amounts of the inlet valve and the outlet valve according to the determination result of the determination module,
The control module alternates the inlet valve and the outlet valve under the condition according to Equation 1 below according to the preset volume value of the first flow path and measured values of the first sensor and the temperature sensor. A fluid control device that opens and closes.
[Equation 1]
(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path when the inlet and outlet valves are closed (i.e., at the first time), and P 2 is the inlet end valve. When the valve is closed and the outlet valve is opened (i.e., at the second time point), it is the pressure value of the fluid in the first flow path, t is the time value between the first time point and the second time point, and vol is the preset time point. It is the volume value of 1 flow path, and temp means the temperature value of the fluid in the first flow path.)
상기 측정부는,
상기 제1 유로에서의 유체의 압력을 측정하기 위한 제1 센서;
상기 제2 유로에서의 유체의 압력을 측정하기 위한 제2 센서;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 센서 및 상기 온도 센서에서 측정된 측정값들을 통해 상기 배출로에서 미세유량 범위의 유체량이 토출되도록 제어하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에서 측정된 측정값들을 통해 상기 배출로에서 일반유량 범위의 유체량이 토출되도록 제어하는 유체 제어장치.In claim 1,
The measuring unit,
a first sensor for measuring the pressure of fluid in the first flow path;
It includes a second sensor for measuring the pressure of the fluid in the second flow path,
The control unit,
Controlling the fluid volume in the micro flow rate range to be discharged from the discharge passage through the measured values from the first sensor and the temperature sensor, and controlling the discharge from the discharge passage through the measurement values measured by the first sensor and the second sensor A fluid control device that controls the discharge of fluid volume within the general flow rate range.
상기 제어모듈은, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브 중 어느 하나를 개방시킨 상태에서, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정값들에 따라 하기의 수학식 2에 따른 조건으로, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브 중 다른 하나의 개구율을 조절하는 유체 제어장치.
[수학식 2]
(여기서, 여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, K는 비례상수값이고, P1은 제1 유로에서의 유체의 압력값이고, P2는 제2 유로에서의 유체의 압력값을 의미한다.)In claim 2,
The control module, in a state in which one of the inlet end valve and the outlet end valve is opened, the inflow is controlled under the condition according to Equation 2 below according to the measured values of the first sensor and the second sensor. A fluid control device that adjusts the opening ratio of the other one of the end valve and the discharge end valve.
[Equation 2]
(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, K is the proportionality constant value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path, and P 2 means the pressure value of the fluid in the second flow path .)
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는, 각각의 측정값의 차가 상기 차압 발생부의 기 설정된 설정값과 같고,
상기 제어모듈은, 상기 배출단의 밸브를 개방한 상태에서 상기 유입단 밸브의 개구율을 조절할 경우의 유체량이 상기 유입단 밸브를 개방한 상태에서 상기 배출단 밸브의 개구율을 조절할 경우의 유체량보다 크게 형성되는 유체 제어장치.In claim 5,
The difference between the measured values of the first sensor and the second sensor is equal to a preset value of the differential pressure generator,
The control module determines that the fluid volume when adjusting the opening rate of the inlet valve with the outlet valve open is greater than the fluid volume when adjusting the opening rate of the outlet valve with the inlet valve open. Formed fluid control device.
상기 판단모듈은, 상기 배출로에서 토출될 유체량이 미세유량 범위인지 혹은 일반유량 범위인지 입력받는 입력부재;를 더 포함하는 유체 제어장치.In claim 2,
The determination module further includes an input member that receives input as to whether the amount of fluid to be discharged from the discharge path is in the micro flow rate range or the general flow rate range.
상기 배출로는, 유체가 통과할 때 차압을 발생시킬 수 있도록, 오리피스(Orifice) 구조로 형성되는 유체 제어장치.In claim 1,
The discharge path is a fluid control device formed in an orifice structure to generate differential pressure when fluid passes through it.
상기 차압 발생부, 상기 유입단 밸브 및 상기 배출단 밸브는 각각 오리피스를 구비하고,
상기 차압 발생부의 오리피스의 크기는, 상기 유입단 밸브 및 상기 배출단 밸브에 구비된 오리피스의 크기보다 작고, 상기 배출로에 형성된 오리피스의 크기보다 크게 형성되는 유체 제어장치.In claim 8,
The differential pressure generator, the inlet end valve, and the outlet end valve each have an orifice,
The size of the orifice of the differential pressure generator is smaller than the size of the orifice provided in the inlet valve and the outlet valve, and is larger than the size of the orifice formed in the discharge path.
상기 제1 유로에서의 유체의 압력값과 상기 제2 유로에서의 유체의 압력값을 측정하는 과정;
측정된 압력값들을 기반으로, 상기 유체 제어장치에서 일반유량 범위로 유체를 토출하는 과정;
상기 유체 제어장치에서 토출되는 유량 범위를 변경하는 과정;을 포함하고,
상기 토출되는 유량 범위를 변경하는 과정은,
상기 제1 유로에서 유체의 압력을 재측정하고, 상기 제1 유로의 온도를 측정하는 과정; 및
기 설정된 상기 제1 유로의 체적값과 재측정된 압력값 및 상기 제1 유로의 온도값을 기반으로, 상기 일반유량 범위보다 작은 유량 범위인 미세유량 범위로 유체를 토출하는 과정;을 포함하고,
상기 유체 제어장치는,
유체가 유입되는 유입로와 유체를 토출하는 배출로를 갖고, 내측에 상기 유입로와 연통 가능한 상기 제1 유로 및 상기 제1 유로와 연결되고 상기 배출로와 연통 가능한 상기 제2 유로를 형성하는 본체;
상기 제1 유로와 상기 제2 유로의 사이에 설치되는 차압 발생부;
상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 적어도 어느 하나에서 유체의 상태를 측정하기 위한 측정부;
상기 제2 유로와 상기 배출로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 제2 유로와 상기 배출로 사이에 배치되는 배출단 밸브;
상기 유입로와 상기 제1 유로 사이를 개폐시킬 수 있도록, 상기 유입로와 상기 제1 유로 사이에 배치되는 유입단 밸브; 및
상기 제1 유로의 기 설정된 체적값과 상기 측정부의 측정값 을 통해 상기 배출단 밸브 및 상기 유입단 밸브를 선택적으로 제어하여, 상기 배출로에서 토출되는 유체량을 미세유량 범위 및 미세유량 범위보다 큰 범위인 일반유량 범위로 제어하기 위한 제어부;를 포함하고,
상기 측정부는, 상기 제1 유로에서의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하고,
상기 제어부는,
제1 센서, 제2 센서 및 상기 온도 센서로부터 측정값들을 수신하는 수신모듈;
상기 배출로에서 토출되어야 하는 유체량이 미세유량 범위인지 일반유량 범위인지 판단하기 위한 판단모듈; 및
상기 판단모듈과 상기 수신모듈에 연결되고, 상기 판단모듈의 판단 결과에 따라, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브의 작동 순서 및 각각의 개폐량을 제어하는 제어모듈;을 포함하고,
상기 제어모듈은, 기 설정된 상기 제1 유로의 체적값과 상기 제1 센서 및 상기 온도 센서의 측정값들에 따라 하기의 수학식 1에 따른 조건으로, 상기 유입단 밸브와 상기 배출단 밸브를 교번하여 개폐시키는 유체 제어방법.
[수학식 1]
(여기서, Q(sccm)은 유체량값이고, P1은 유입단 밸브와 배출단 밸브를 폐쇄했을 때(즉, 제1 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, P2는 유입단 밸브를 폐쇄하고 배출단 밸브를 개방했을 때(즉, 제2 시점일 때) 제1 유로에서 유체의 압력값이고, t는 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간값이고, vol은 기 설정된 제1 유로의 체적값이고, temp는 제1 유로에서의 유체의 온도값을 의미한다.)
A process of supplying fluid to a fluid control device and moving the fluid from a first flow path of the fluid control device to a second flow path of the fluid control device;
A process of measuring the pressure value of the fluid in the first flow path and the pressure value of the fluid in the second flow path;
A process of discharging fluid in a general flow rate range from the fluid control device based on the measured pressure values;
Including a process of changing the flow rate range discharged from the fluid control device,
The process of changing the discharged flow rate range is,
A process of re-measuring the pressure of the fluid in the first flow path and measuring the temperature of the first flow path; and
A process of discharging fluid in a micro flow rate range, which is a flow rate range smaller than the general flow rate range, based on the preset volume value of the first flow path, the remeasured pressure value, and the temperature value of the first flow path,
The fluid control device,
A main body having an inflow path through which fluid flows in and an outlet path through which fluid is discharged, and forming on the inside the first flow path capable of communicating with the inflow path and the second flow path connected to the first flow path and capable of communicating with the discharge path. ;
a differential pressure generator installed between the first flow path and the second flow path;
a measuring unit for measuring the state of fluid in at least one of the first flow path and the second flow path;
a discharge end valve disposed between the second flow path and the discharge path to open and close the space between the second flow path and the discharge path;
an inflow end valve disposed between the inflow passage and the first flow passage to open and close the connection between the inflow passage and the first flow passage; and
The discharge end valve and the inlet end valve are selectively controlled through the preset volume value of the first flow path and the measurement value of the measuring unit, so that the amount of fluid discharged from the discharge passage is greater than the micro flow rate range and the micro flow rate range. It includes a control unit for controlling the general flow rate range,
The measuring unit includes a temperature sensor for measuring the temperature in the first flow path,
The control unit,
a receiving module that receives measured values from a first sensor, a second sensor, and the temperature sensor;
a judgment module for determining whether the amount of fluid to be discharged from the discharge path is in the fine flow rate range or the general flow rate range; and
A control module connected to the determination module and the receiving module, and controlling the operating sequence and opening/closing amounts of the inlet valve and the outlet valve according to the determination result of the determination module,
The control module alternates the inlet valve and the outlet valve under the condition according to Equation 1 below according to the preset volume value of the first flow path and measured values of the first sensor and the temperature sensor. A fluid control method that opens and closes.
[Equation 1]
(Here, Q (sccm) is the fluid volume value, P 1 is the pressure value of the fluid in the first flow path when the inlet and outlet valves are closed (i.e., at the first time), and P 2 is the inlet end valve. When the valve is closed and the outlet valve is opened (i.e., at the second time point), it is the pressure value of the fluid in the first flow path, t is the time value between the first time point and the second time point, and vol is the preset time point. It is the volume value of 1 flow path, and temp means the temperature value of the fluid in the first flow path.)
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