KR200156818Y1 - 가스 유량 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스 유량 제어장치에 관한 것으로, 종래 가스 유량 제어장치는 가스의 진행 방향에 대해 평행하게 센싱코일이 감겨있는 가스관만을 사용하여, 가스 유량 제어장치의 설치방향을 변경하는 경우 가스관 내부에서 중력에 의한 가스의 자연대류 현상이 발생하게 되며, 이러한, 자연대류 현상은 센싱코일의 온도변화에 영향을 미치게 되어 오차가 발생하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 고안은 제 1가스관을 통해 유입되는 가스의 유량을 두 센싱코일의 온도차를 검출하여 전기적인 신호로 출력하는 검출부와; 상기 검출부의 출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력신호를 보정하는 보정부와; 상기 보정부의 출력신호를 설정신호와 비교하여 제어신호를 출력하는 비교제어부와; 상기 비교제어부의 제어신호에 따라 구동되어 가스 유량을 제어하는 밸브를 포함하는 가스 유량 제어장치에 있어서, 상기 제 1가스관과 90도의 각도로 교차하며, 각각이 상기 제 1가스관의 두 센싱코일과 접속된 두 센싱코일이 감겨있는 제 2가스관을 더 포함하여 구성함으로써, 상호 90도의 각도로 교차하는 가스관의 유량을 동시에 측정하여 가스 유량 제어장치의 설치방향에 관계없이 자연대류 현상을 방지함으로써, 영점의 변화를 방지하여 궁극적으로 정확한 유량제어가 가능한 효과가 있다.

Description

가스 유량 제어장치

본 고안은 가스 유량 제어장치에 관한 것으로, 특히 가스가 유입되는 가스라인을 90도 각도로 교차시켜 대류현상에 의한 센서의 영점변화를 방지하여 정확한 가스 유량을 제어하는데 적당하도록 한 가스 유량 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에서 사용되는 가스는 주로 식각, 증착, 세정 등에 사용되며, 미소패턴을 형성하기 위해서는 각 가스의 유량의 제어가 무엇보다 중요하다.

이와 같은 가스의 유량을 제어하기 위해서 가스가 유입되는 금속관을 두 부분으로 분리하고, 센싱코일을 사용하여 가스의 유입에 따른 온도의 변화를 검출하여 설정값과 비교하여 가스 유량을 조절하게 된다. 또한, 종래 가스 유량 제어장치는 흐르는 중력에 의해 대류가 발생하여, 센서의 영점을 변화시키게 되며, 이와 같은 종래 가스 유량 제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 가스 유량 제어장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 유입되는 가스가 분리되어 흐르는 금속 가스관(1),(2)과; 상기 금속 가스관(1)에 흐르는 가스의 유량에 따른 온도변화를 센싱코일(SC1.SC2)을 통해 검출하는 검출부(3)와; 상기 금속 가스관(2)에 흐르는 가스를 원활하게 흐르게 하는 바이패스라인(4)과; 상기 검출부(3)의 출력을 증폭하는 증폭부(5)와; 상기 증폭부(5)의 출력을 보정하는 보정부(6)와; 상기 보정부(6)의 출력신호와 설정신호를 비교하여 제어신호를 출력하는 비교제어부(7)와; 상기 비교제어부(7)의 출력신호에 따라 상기 가스관(1,2)을 통해 흐르는 가스의 유량을 제어하는 밸브(8)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 종래 가스 유량 제어장치의 동작을 설명한다.

먼저, 가스관(1)에 감겨있는 센싱코일(SC1,SC2)에 전압을 인가한다. 이에 따라 자기 발열 저항체에 의해 센싱코일(SC1,SC2)은 가열되며, 가스가 유입되면, 가스는 특정 가스관(1),(2)의 면적비에 따라 각각 가스관(1),(2)으로 분리되어 흐르게 된다. 이때, 가스관(1)에 흐르는 가스에 의해 상기 가열된 센싱코일(SC1,SC2)의 온도에는 차이가 생기게 된다.

그 다음, 통상 휘스톤 브리지로 구성된 검출부(4)는 상기 센싱코일(SC1)과 센싱코일(SC2)의 온도차를 전압의 차로 변환하여 출력한다.

그 다음, 상기 검출부(4)의 출력신호는 증폭부(5)에서 증폭되고, 보정부(6)에서 그 값이 0~5V로 보정되어 출력신호로 출력된다.

그 다음, 사용자의 필요에 따른 유량의 값을 설정신호로 하여 인가 받은 비교제어부(7)는 상기 보정부(6)의 출력신호를 설정신호와 비교하여 제어신호를 출력한다.

그 다음, 상기 비교제어부(7)의 제어신호에 따라 통상 압전효과를 이용하는 피조(PIEZO) 밸브 또는 전자석을 이용한 솔레노이드(SOLENOID) 밸브인 밸브(8)가 동작하여 가스의 유량을 제어하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 가스 유량 제어장치는 가스의 진행 방향에 대해 평행하게 센싱코일이 감겨있는 가스관만을 사용하여, 가스 유량 제어장치의 설치방향을 변경하는 경우 가스관 내부에서 중력에 의한 가스의 자연대류 현상이 발생하게 되며, 이러한, 자연대류 현상은 센싱코일의 온도변화에 영향을 미치게 되어 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 고안은 가스 유량 제어장치의 위치에 관계없이 자연대류 현상의 발생을 방지함으로써, 정확한 유량을 검출하고, 미세한 유량 제어를 할 수 있는 가스 유량 제어장치의 제공에 그 목적이 있다.

도1은 종래 가스 유량 제어장치의 블록도.

도2는 본 고안 가스 유량 제어장치의 블록도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1,2,9:가스관 3:바이패스라인

4:검출부 5:증폭부

6:보정부 7:비교제어부

8:밸브

상기와 같은 목적은 상호 직각으로 교차하도록 센싱코일이 감겨있는 2개의 가스관을 구비하여 어떤 위치에서도 중력에 의한 자연대류 현상을 방지함으써 달성되는 것으로 이와 같은 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 고안에 의한 가스 유량 제어장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 다른 구성은 종래와 동일하게 구성하며, 도1에서 센싱코일(SC1),(SC2)이 감겨있는 가스관(1)과 90도의 각도로 교차하는 센싱코일(SC3),(SC4)이 감겨있는 가스관(9)을 하나 더 포함하여 구성된다.

이때, 휘스톤브리지회로를 사용하는 검출부(4)와 센싱코일(SC1)이 접속된 점에 센싱코일(SC3)이 접속되도록 하고, 센싱코일(SC2)이 휘스톤브리지회로와 접속된 점에 센싱코일(SC4)이 공통 접속되도록 구성하여 가스관(1)과 그 가스관(1)과 90도 각도로 교차하는 가스관(9)에 흐르는 가스의 유량을 동시에 검출하도록 한다. 그리고, 가스관(1),(9)의 내경은 0.4mm이하의 것을 사용하여 유량의 변화에 따른 각 센싱코일(SC1~SC4)의 온도변화를 크게 함으로써, 검출감도를 증대시킨다.

이하, 상기와 같은 본 고안 가스 유량 제어장치의 동작을 설명한다.

먼저, 각 센싱코일(SC1~SC4)에 전압을 인가하여 센싱코일(SC1~SC4)을 가열시키고, 유입되는 가스는 각각 가스관(1),(2),(9)에 각각 특정 비율로 분리되어 유입된다. 이때, 가스관(1)과 그 가스관(1)과 90도의 각도로 교차하는 가스관(9)에 유입되는 가스의 유량은 동일하게 한다.

그 다음, 상기 가스관(1)에 감긴 센싱코일(SC1),(SC2)의 온도차와, 가스관(9)의 센싱코일(SC3),(SC4)의 온도차를 동시에 검출한 검출부(4)는 온도차에 해당하는 출력신호를 출력하게 된다.

이때, 상기 가스관(1)과, 가스관(9)은 상호 90도의 각도로 교차하도록 구성되어 가스 유량 제어장치의 설치방향에 관계없이 항상 일정한 영점을 유지하게 된다. 즉, 밸브(8)가 닫힌 상태에서 가스 유량 제어장치가 수직으로 설치되어도. 가스관(9)은 가스의 흐름이 중력방향과 일치하게 되어 중력에 의한 대류 현상을 방지할 수 있게 되어 항상 일정한 영점을 유지하게 된다.

그 다음, 상기 검출부(4)의 출력신호는 증폭부(5)와, 보정부(6)를 통해 증폭 및 보정되어 출력되고, 비교제어부(7)는 상기 보정부(6)의 출력신호를 설정신호와 비교하여 제어신호를 출력하며, 이를 인가 받은 밸브는 구동되어 유입되는 가스의 유량을 정확히 제어하게 된다.

상기한 바와 같이 본 고안은 상호 90도의 각도로 교차하는 가스관의 유량을 동시에 측정하여 가스 유량 제어장치의 설치방향에 관계없이 자연대류 현상을 방지함으로써, 영점의 변화를 방지하여 궁극적으로 정확한 유량제어가 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 제 1가스관을 통해 유입되는 가스의 유량을 두 센싱코일의 온도차를 검출하여 전기적인 신호로 출력하는 검출부와; 상기 검출부의 출력신호를 증폭하는 증폭부와; 상기 증폭부의 출력신호를 보정하는 보정부와; 상기 보정부의 출력신호를 설정신호와 비교하여 제어신호를 출력하는 비교제어부와; 상기 비교제어부의 제어신호에 따라 구동되어 가스 유량을 제어하는 밸브를 포함하는 가스 유량 제어장치에 있어서, 상기 제 1가스관과 90도의 각도로 교차하며, 각각이 상기 제 1가스관의 두 센싱코일과 접속된 두 센싱코일이 감겨있는 제 2가스관을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2가스관의 내경은 0.4mm이하인 것을 특징으로 하는 가스 유량 제어장치.