KR20020083341A - 일체형 유량 흐름 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 및 가스 유입구 측의 압력의 변화 상황에 연동하여 기계적 또는 전자 제어적으로 배출구 측의 출력 압력을 고 정밀하게 제어할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 유입구 측의 압력이 일정할 때 압력 필터를 통해 배출구 측의 출력 압력을 일정하게 유지시키고, 유입구 압력에 변화가 발생할 때 압력 변화의 감지 결과에 의거하여 배출구 측에 설치된 제어 밸브를 이용하여 배출구 측의 출력 압력을 일정하고 안정되게 유지시킴으로써, 가스 유량의 고 정밀한 제어를 실현할 수 있는 것이다.

Description

일체형 유량 흐름 제어 장치{COMPOSITED MASS FLOW CONTROLLER}

본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자를 제조하는 장비에서 유체 및 가스의 흐름을 적절하게 제어하는데 적합한 일체형 유량 흐름 제어장치에 관한 것이다.

통상적으로, 반도체 소자를 제조하는 데 있어서는 여러 가지 공정, 예를 들면 증착 공정, 산화 공정, 포토 공정, 식각 공정, 세정 공정, 린스 공정, 도핑 공정, 어닐링 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 필요로 한다.

이때, 증착 공정, 산화 공정, 식각 공정 등을 수행하는데 사용되는 장비에서는 유체 및 가스의 흐름을 제어하기 위한 유량 흐름 제어 수단을 필수적으로 필요로 하는데, 종래의 유량 흐름 제어 수단으로는 유량 흐름 메터(MFM : mass flow meter)와 유량 흐름 제어 장치(MFC : mass flow controller)가 있다.

상기에서, MFM은 압력 필터를 사용하는 것으로, 유량을 공급하는 공급관의 유입구 측에 압력 필터를 설치하여 유체 및 가스 유량이 일정한 압력으로 유입되도록 함으로써 배출구 측의 출력 압력이 일정하게 유지되도록 제어하는 장치이다.

그러나, 이러한 방식의 종래 MFM은 항상 일정한 유량을 사용할 경우에는 유입구 측의 입력 압력에 의해 배출구 측에서의 유량 흐름의 정밀도(배출구 측의 압력 정밀도)가 어느 정도 유지되지만, 유입구 측에서 압력 변화가 발생할 경우에는 출력 압력의 선형성 및 신뢰도가 현격하게 저하(즉, 유량 흐름의 정밀도 저하)된다는 문제가 있다. 이러한 유량 흐름의 정밀도 저하는 반도체 소자의 생산 수율을 떨어뜨리는 주요한 요인 중의 하나가 될 수 있다.

한편, MFC는 유입구 측에 설치된 유량 게이지를 통해 가스의 유량을 측정하고 이 측정 결과에 의거하여 배출구 측에 설치된 제어 밸브로의 인가 전압을 조절함으로써 배출구 측의 출력 압력을 일정하게 제어한다. 따라서, MFC는 유입구 측에서의 압력 변화에 적응적으로 대응하여 배출구 측의 출력 압력을 조절함으로써 가스의 유량 제어를 정밀하게 수행할 수 있다.

그러나, 종래 MFC는 유입구 입력 측의 압력에 변화가 발생할 경우, 배출구 측 압력의 선형성 및 응답성의 안정성이 떨어지게 됨으로써 고 정밀도를 필요로 하는 가스의 유량 제어 시에 유량 흐름에 오차가 발생하게 된다는 문제가 있다.

다른 한편, MFM과 MFC를 동시에 사용하는 구조를 고려할 수 있는데, 이 경우 유체 및 가스의 고 정밀한 제어를 실현할 수는 있으나, 얻어지는 효과에 비해 비용이 너무 과다하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유체 및 가스 유입구 측의 압력의 변화 상황에 연동하여 기계적 또는 전자 제어적으로 배출구 측의 출력 압력을 고 정밀하게 제어할 수 있는 일체형 유량 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유입구를 통해 유입되어 배출구를 통해 반도체 소자 제조용 장비에 공급하는 가스 유량을 제어하는 장치에 있어서, 상기 유입구 측에 설치되어 입력 압력을 일정하게 조절하는 압력 필터; 상기 유입구와 배출구 사이에 연결된 공급관에서 피드백 분기되는 바이패스 관; 상기 바이패스 관을 통해 흐르는 유량의 압력을 검출하고, 이 검출 결과에 상응하는 스위칭 제어신호를 발생하는 제어 보드; 상기 제어 보드로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 응답하여 제어 밸브로 공급되는 전압을 제어하는 딥 스위치; 및 상기 배출구 측에 설치되어, 상기 딥 스위치로부터 공급되는 전압에 따라 작동하여 상기 배출구 측의 출력 압력을 조절하는 제어 밸브로 이루어진 일체형 유량 흐름 제어 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 일체형 유량 흐름 제어 장치의 블록구성도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 유입구 104 : 공급관

106 : 바이패스 관 108 : 압력 필터

110 : 제어 보드 112 : 딥 스위치

114 : 제어 밸브 116 : 배출구

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 일체형 유량 흐름 제어 장치의 블록구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일체형 유량 흐름 제어 장치는 유입구(102) 측과 배출구(116) 측을 물리적으로 연결하는 공급관(104), 바이패스 관(106), 압력 필터(108), 제어 보드(110), 딥 스위치(112) 및 제어 밸브(114)를 포함한다.

도 1에 있어서, 유입구(102)의 후단(바이패스 관(106)의 전단)에 설치된 압력 필터(108)는 고압 또는 저압용 압력 필터인 것으로, 필터 출력 단의 구경을 일정하게 함으로써, 유입구(102)를 통해 유입되는 유량에 관계없이 입력 압력이 항상 일정하고 안정되게 되도록 제어한다. 이를 위해서는 공급관(104) 구경의 사이즈에 맞는 유량만 흐르도록 압력 필터(108)를 설계할 필요가 있다.

또한, 압력 필터(108)의 후단에는 입력 측의 압력 변화 감지를 위한 바이패스 관(106)이 설치되는데, 제어 보드(110)는 바이패스 관(106)을 통해 유량의 압력을 검출하고, 이 검출 결과에 의거하여 딥 스위치(112)의 제어를 위한 스위칭 제어신호를 발생한다.

예를 들어, 딥 스위치(112)는 0 - 5V의 전압 범위 내에서, 제어 보드(110)로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 응답하여, 제어 밸브(114)로 공급되는 전압 값을 가변시킨다.

따라서, 제어 밸브(114)는 제어 보드(110)로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 따라 딥 스위치(112)로부터 제공되는 전압 값에 따라 그 작동이 선형적으로 제어됨으로써, 배출구 측의 출력 압력을 일정하게 유지시키는 기능을 수행한다.

즉, 본 발명의 유량 제어 장치는 제어 보드(110), 딥 스위치(112) 및 제어 밸브(114)로 이루어지는 유량 제어 계통을 통해 유입구(102) 입력 측의 압력 변화에 대응하도록 배출구(116) 측의 출력 압력을 일정하게 제어한다.

따라서, 본 발명은 유입구(102)를 통해 일정한 유량이 공급될 때 압력 필터(108)만을 통해 배출구(116) 측의 출력 압력을 일정하고 안정되게 제어하며, 유입구(102) 측의 압력 변화가 발생할 때 제어 보드(110), 딥 스위치(112) 및 제어 밸브(114)로 이루어지는 유량 제어 계통을 배출구(116) 측의 출력 압력을 일정하게 제어할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유입구 측의 압력이 일정할 때 압력 필터를 통해 배출구 측의 출력 압력을 일정하게 유지시키고, 유입구 압력에 변화가 발생할 때 압력 변화의 감지 결과에 의거하여 배출구 측에 설치된 제어 밸브를 이용하여 배출구 측의 출력 압력을 일정하고 안정되게 유지시킴으로써, 가스 유량의 고 정밀한 제어를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은 MFM 기능을 갖는 MFC 구조를 채용하기 때문에 설치 비용의증가를 최대한 억제하면서도 유체 및 가스 유량의 고 정밀한 제어를 실현할 수 있다.

Claims (1)

1. 유입구를 통해 유입되어 배출구를 통해 반도체 소자 제조용 장비에 공급하는 가스 유량을 제어하는 장치에 있어서,

   상기 유입구 측에 설치되어 입력 압력을 일정하게 조절하는 압력 필터;

   상기 유입구와 배출구 사이에 연결된 공급관에서 피드백 분기되는 바이패스 관;

   상기 바이패스 관을 통해 흐르는 유량의 압력을 검출하고, 이 검출 결과에 상응하는 스위칭 제어신호를 발생하는 제어 보드;

   상기 제어 보드로부터 제공되는 스위칭 제어신호에 응답하여 제어 밸브로 공급되는 전압을 제어하는 딥 스위치; 및

   상기 배출구 측에 설치되어, 상기 딥 스위치로부터 공급되는 전압에 따라 작동하여 상기 배출구 측의 출력 압력을 조절하는 제어 밸브로 이루어진 일체형 유량 흐름 제어 장치.