KR20050072683A

KR20050072683A - 유량 제어장치, 복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한시스템, 반도체 처리에 사용하기 위한 시스템 및 유체의유량 제어방법

Info

Publication number: KR20050072683A
Application number: KR1020050000920A
Authority: KR
Inventors: 포쉐이랜디
Original assignee: 더 비오씨 그룹 인코포레이티드
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2005-07-12
Also published as: CN1683817A; US20050150552A1; SG113042A1; EP1553474A3; EP1553474A2; JP2005196788A

Abstract

유량 제어장치는, 유체를 장치 내에 유입시키는 입구와, 유체를 장치로부터 유출시키는 출구와, 공기압 제어부와, 이 공기압 제어부를 거쳐 공급되는 공기압에 의해 작동되는 유체 유량 제어 밸브와, 유체의 유량을 측정하도록 구성된 유량계와, 적어도 유량계로 측정된 유량에 따라 공기압 제어부를 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다. 유체 유량 제어 밸브의 작동에 의해 유량을 조정할 수도 있다.

Description

유량 제어장치, 복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한 시스템, 반도체 처리에 사용하기 위한 시스템 및 유체의 유량 제어방법{DEVICE, METHOD, AND SYSTEM FOR CONTROLLING FLUID FLOW}

본 발명은 유체의 유량을 제어하는 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 어떤 예시적인 측면은 반도체 처리 공구용 유량 제어장치에 관한 것일 수도 있다.

어떤 종래의 유체 유량 제어 설비는 유량의 범위가 한정된 대체로 대형의 장치이다. 또한, 어떤 종래의 설비는 신뢰도 및 설치 지점(set point) 정확도가 비교적 낮을 수도 있다. 어떤 경우에는, 상류측 액체 배수 압력의 변화(예컨대, 파동)에 의해서 유량이 필요한 허용오차의 외부로 이동하거나 및/또는 변동할 수도 있다. 또한, 소정의 액체 배수 상태(예컨대, 유동 저항, 부분적으로 충전된 배수 배관, 및 흡입)에 의해 유량 제어 능력이 저하될 수도 있다. 또한, 어떤 형상과 관련된 충분한 응답이 부족하여 하나 이상의 유체의 과다 분사, 불충분한 분사, 및/또는 부적절한 분사가 초래될 수도 있다.

이러한 이유 및 기타의 이유 때문에, 다른 접근이 필요하다.

하기의 설명에서, 본 발명의 일정한 측면 및 실시예들이 명확해질 것이다. 본 발명은 광범위한 의미에서 이러한 측면 및 실시예의 하나 이상의 특징을 갖지 않고 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 즉, 이러한 측면 및 실시예들은 단순히 예시적인 것이다.

본 발명의 일 측면은 유량 제어장치에 관한 것이다. 그 장치는 유체를 장치 에 유입시키는 입구와, 유체를 장치에서 배출시키는 출구와, 공기압 제어부와, 유체의 유압을 조정하기 위해 공기압 제어부를 거쳐 공급되는 공기압에 의해 작동하도록 구성된 유량 제어 밸브와, 공기압 제어부를 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수도 있다. 제어기는 적어도 유량계에 의해 측정되는 유량에 따라 공기압 제어부를 제어할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면은, 유체를 장치에 유입시키는 입구와, 유체를 장치에서 유출시키는 출구와, 유체의 유량을 조정하게끔 작동되도록 구성된 유량 제어 밸브와, 유체의 유량을 측정하도록 구성된 유량계와, 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수도 있는 유량 제어장치에 관한 것이다.

또 다른 측면에 있어서, 제어기는 알고리즘을 거쳐 유량 제어 밸브의 작동을 제어할 수도 있다. 이 알고리즘은 측정된 유량과 소망하는 유량 사이의 적어도 하나의 차이를 측정하고, 유량 차에 따른 조정량 대역(adjustment amount band)을 선택하고, 선택된 조정량 대역에 따른 유량 제어 밸브의 작동을 제어하는 것을 포함할 수도 있다. 조정량 대역은, 상이한 범위의 유량차와 각각 관련된 다수의 조정량 대역으로부터 선택될 수도 있다. 어떤 예에서는, 제어기는 적어도 유량차 및 비례 적분 유도 피드백 제어법(proportional-integral-derivative feedback control method)에 따라 유량 제어 밸브의 작동을 제어하도록 구성될 수도 있다.

다른 측면에서, 이 장치는 유체의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서를 더 포함할 수도 있다. 예컨대, 제어기는 적어도 압략 센서로 측정된 유체 압력 및 유량계로 측정된 유량에 따라(예컨대, 공기압 제어부의 제어를 거쳐) 유량 제어 밸브를 제어할 수도 있다. 어떤 예에서는, 압력 센서는 유량 제어 밸브의 상류측에 위치할 수도 있다.

다른 측면에서, 유량계가 유량 제어 밸브의 상류측에 위치할 수도 있다.

또 다른 측면에서 유량계는 초음파 유량계를 포함할 수도 있다.

또 다른 측면은, 다수의 유체의 유량 제어에 사용되는 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 제 1 유량 제어장치 및 제 2 유량 제어장치를 포함할 수도 있다. 제 1 유량 제어장치 및 제 2 유량 제어장치는 본 명세서에 설명하는 임의의 유량 제어에 따라 각각 구성될 수도 있다.

다른 측면에 있어서, 반도체 처리에 사용하기 위한 시스템은, 적어도 하나의 유량 제어장치와 적어도 하나의 반도체 처리 공구를 포함할 수도 있다. 반도체 처리 공구는 적어도 하나의 유량 제어장치로부터 유체를 수용할 수도 있다.

공기압 제어부를 포함하는 어떤 예에서, 공기압 제어부는 공기압을 측정하도록 구성된 부 제어기(subcontroller) 및 압력 센서를 포함할 수도 있다. 부 제어기는 적어도 압력 센서로 측정된 공기압에 따라 공기압 제어부를 제어하도록 구성될 수도 있다.

또 다른 측면은 유량 제어 방법에 관한 것이다. 이 방법은 유량 제어장치를 제공하는 단계를 포함할 수도 있다. 이 방법은, 유량계로 유량을 측정하는 단계와, 적어도 유량계로 측정된 유량에 따라 공기압 제어부를 제어하는 단계와, 공기압 제어부로부터의 공기압으로 유량 제어 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.

공기압 제어부를 포함하는 어떤 예에서는, 공기압 제어부는 비례 공기압 제어 밸브를 더 포함할 수도 있다.

다른 측면에서, 측정된 유량을 소망의 유량으로 조정하는 방법은, 유량 제어장치를 제공하는 단계와, 유량계로 유량을 측정하는 단계와, 측정된 유량과 소망의 유량간의 적어도 하나의 차이를 측정하는 단계와, 유량 차에 따른 조정량 대역을 선택하는 단계와, 선택된 조정량 대역에 따라 유량 제어 밸브의 작동을 제어하는 단계를 포함할 수도 있다. 조정량 대역은 상이한 범위의 유량차와 각각 관련된 다수의 조정량 대역으로부터 선택될 수도 있다.

상술한 구조상 및 절차상의 배열 이외에, 본 발명은 이하 설명하는 것과 같은 다수의 다른 배열을 포함할 수 있다, 상술한 설명 및 하기의 설명의 양자는 단지 예시적인 것이라는 점을 이해해야 한다.

첨부 도면은 본 명세서에 포함되고 그의 일부를 구성한다. 도면은 예시적인 실시예를 도시하고, 그리고 상세한 설명과 함께 본 발명의 일부 원리를 설명하는 역할을 한다.

이하, 본 발명의 몇 개의 예시적인 실시예를 상세히 설명할 것이다. 가능한 어느 도면에서도, 동일하거나 유사한 부재를 나타내도록 동일한 참조 번호가 도면 및 명세서에 사용된다.

도 1은 유량 제어장치(1)의 일실시예를 나타낸다. 액체, 슬러리, 기체 및 또는 그 혼합물 등의 유체가 유체 입구(9)를 거쳐 장치(1)에 유입된다. 하기에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 유량 제어 밸브(2)는 유체 출구(7)를 거쳐 장치(1)에서 유출하는 유체의 유량을 조정한다.

도 1의 실시예에서, 유량 제어 밸브(2)는 유량 제어 밸브(2)의 공기압부에 공급되는 공기압의 양에 따라 유체의 유량을 조정하는 공기압 작동 밸브이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치(1)는 유량계(3), 제어기(4) 및 배관(8)을 거쳐 유량 제어 밸브(2)에 제어된 공기압을 공급하는 공기압 제어부(5)를 포함한다. 유량계(3)는 입구(9)에서 출구(7)로 흐르는 유체의 유량을 측정하고 그리고 제어기(4)와 연통하여 측정된 유량을 나타내는 잔자 신호를 제어기(4)에 공급한다. 제어기(4)는 공기압 제어부(5)와 연통하여 공기압 제어부(5)를 전자적으로 제어하고, 그에 의해 유량 제어 밸브(2)에 공급되는 공기압의 양을 조정한다.

유량 제어 밸브(2)는 그 밸브(2)에 공급되는 공기압의 양의 증가 및/또는 감소와 관련된(예컨대, 그에 비례한) 양으로 유체의 유량을 증가 및/또는 감소시키도록 구성될 수도 있다. 유량 제어 밸브(2)는 그 밸브(2)에 공급되는 실질적으로 유지된 공기압과 관련된(예컨대, 비례하는) 양으로 액체의 유량을 실질적으로 유지하도록 구성될 수도 있다. 어떤 다른 종류의 유량 밸브 설비에 비해서, 공기압 작동 밸브를 사용함으로써, 선택적으로 보다 신속하고, 정확하며, 융통성 있는 밸브 제어 응답이 가능하게 될 수도 있다. 또한, 공기압 작동 밸브를 사용함으로써 밸브(2)가 제어 신호를 양호하게 탐지할 수도 있다.

어떤 예에서, 유량 제어 밸브(2)는 아사이(Asahi)에 의해 제조된 공기압 제어 밸브일 수도 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제어기(4)는 밸브(2)로부터 상류측의 검지된 유체 압력에 응답하여 작동하고 그리고 밸브(2)에 공급되는 공기압을 조정하여 상류측의 압력 변동을 보상하도록 구성될 수도 있다. 다른 종류의 밸브가 사용될 수도 있다.

유량계(3)는 유체의 유량을 측정하도록 사용되는 것이 가능한 모든 종류의 장치일 수도 있다. 적어도 어떤 예에서, 유량계(3)는 비교적 높은 정확도를 가질 수도 있다. 예컨대, 유량계(3)는 초음파 유량계일 수도 있다. 하나의 예시적 유량계는 도쿄 플로우 미터(Tokyo Flow Meter)에 의해 제조되는 초음파 유량계이다.

유량계(3)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체 유량 제어 밸브(2)의 상류측의 우체 유량을 측정하도록 위치될 수도 있다. 변형예로, 유량계는 밸브(2)의 하류측의 유체 유량을 측정하도록 위치될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 배관(8)을 거쳐 유량 제어 밸브(2)에 공급되는 공기압의 양은 공기압 제어부(5)에 의해 제어될 수도 있다. 예컨대, 공기압 제어부(5)는, 가압 가스원(12)으로부터 가압 가스(예컨대, 질소 또는 가압 가스 등의 가압된 불활성 가스)를 수용한 다음, 제어기(4)에 의해 공급되는 전자 신호에 따라 제어되는 압력으로 배관(8)에 가스를 배출하도록 구성될 수도 있다. 압력 제어부(5)는 하나 이상의 밸브 및/또는 압력 조정기를 포함할 수 있다. 어떤 예에서, 압력 제어부(5)는 비례 공기압 제어 밸브일 수도 있다. 한가지 예시적인 밸브는 배관(8)을 거쳐 입력 가스의 일부를 배출하는 하나의 밸브 설비 및 밸브로부터 배출 가스중의 일부를 빼내는 다른 밸브 설비를 포함할 수도 있다.

압력 제어부(5)는 유량 제어 밸브(2)를 제어하는데 사용될 수도 있는 압력의 범위 내에 있는 압력 범위에서 배출 압력을 제공하는 것이 가능할 수도 있다. 예컨대, 압력 제어부(5)는 0 내지 약 50PSI의 범위 또는 임의의 다른 범위의 배출 압력을 제공하도록 구성될 수도 있다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 공기압 제어부(5)는 배관(8) 내의 공기압을 검지하고 공기압 제어를 조정하여 배관(8) 내의 압력 변동을 보상하도록 구성될 수도 있다. 어떤 예에서, 압력 제어부(5)는 적어도 측정된 하류측 공기압에 따라 공기압 제어부(5)를 제어하는 자체 부 제어기를 구비할 수도 있다. 그러한 예시적인 설비는 부 제어기와 관련된 제어 로프를 가질 수도 있고, 이것은 제어기(4)와 관련된 가능한 제어 루프 이외에 부가될 수도 있다.

어떤 예에서, 장치(1)는 유체의 압력을 측정하고 제어기(4)와 연통하여 측정된 유체 압력을 나타내는 신호를 제공하도록 구성되는 선택적 압력 센서(6)를 포함할 수도 있다. 이 압력 센서(6)는 도 1에 도시된 바와 같이 유량 제어 밸브(2)의 상류측의 유체의 압력을 검지하도록 위치될 수도 있다. 그러한 설비는, 장치(1)로의 유체의 공급 압력이 변화할 때 배출 유체 유량 안정성을 향상시킬 수도 있다. 변형예로, 압력 센서(6)는 밸브(2)의 하류측의 유체 압력을 검지하도록 위치될 수도 있다.

장치(1)는 소망의 유체 유량의 제어기(4) 내로 입력하는 것이 가능하도록 구성된 입력부(10)를 포함할 수도 있다. 어떤 예에서, 입력부(10)는 키패드, 컴퓨터 접속부, 로컬 또는 원격 장치 또는 사용자가 소망의 유체 유량을 입력하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 형상을 포함할 수도 있다. 변형예로(또는 추가로), 입력부(10)는 하나 이상의 소망의 유체 유량을 저장하는 메모리 및/또는 유체 유량을 결정할 수도 있는 별도의 프로세서를 포함할 수도 있다. 제어기(4)는 유량계(3), 압력 센서(6) 및 입력부(10)로부터 전자 신호를 수신한다. 그들 신호 중 하나 이상에 근거하여, 제어기(4)는 배관(8) 내에 특정한 공기압을 발생시키고 그리고 그에 의해 유량 제어 밸브(2)를 거쳐 특정한 유체 유량을 발생시키도록 압력 제어부(5)에 전송하기 위해 적절한 신호를 결정할 수도 있다. 제어기(4)는 유량계(3), 압력 센서(6), 및 입력부(10)로부터 입력 신호의 임의의 변화에 따라 압력 제어부(5)로의 신호 출력을 변화시킬 수도 있다. 어떤 경우에는, 배관(8) 내의 압력은 장치(1)로부터 실질적으로 안정상태의 유량을 유지하고 및/또는 장치(1)로부터의[예컨대, 입력부(10)로부터의 다양한 입력에 응답하여] 유체 유량을 변화시키도록 변경될 수도 있다.

어떤 예에서, 제어기(4)는 PLC, 매립되거나 단일의 넓은 제어기 또는 PC 등의 임의의 다른 연산장치일 수도 있다. 제어기(4)는 센서(6)로부터의 유량 및 선택적으로는 유입 압력 신호를 분석하기 위해 제어 논리 또는 알고리즘을 사용할 수도 있다. 제어기(4)는 소망의 유량과 측정된 유량 사이의 차이를 측정하고 제어부(5)에 전송될 수도 있는 조정 신호를 발생시킨다. 이러한 알고리즘은 제어부(5) 및 유체 유량 제어 밸브(2)의 특정한 작용을 보상하도록 설계될 수도 있다. 그러한 보상은, i) 기계식 밸브 작동 지연의 예상과, ⅱ) 유동, 압력 또는 요구하는 유량의 급격한 변화를 면밀하게 추적하도록 밸브 개폐 속도를 증가시키기 위한 제어 신호의 바이어싱(biasing) 및/또는 ⅲ) 밸브 응답의 울림 및/또는 지나침을 줄이기 위한 제어 신호의 역 바이어싱을 포함할 수도 있다. 이러한 보상은 특정한 하드웨어 조합용으로 설계될 수도 있다.

또한, 유량계(3) 및 유체 유량 제어 밸브(2)는 특정한 유량 범위에 대해 선택될 수도 있다.

또한, 제어 알고리즘이 사용되는 경우, 알고리즘 및 제어부(5)는 전체의 유량 범위에 걸쳐서 고 정확도를 제공하면서 유량에 대한 고 저하비(turn-down ratio)를 허용할 수도 있다. 저하(turn-down)란, 장치의 최대 눈금(full-scale value)보다 낮은 값에서 작동할 수 있는 능력을 의미하며, 예컨대 고 저하비의 유량 제어기는 하드웨어를 변화시키지 않고 비교적 낮은 유량과 높은 유량의 양자에서 정확하게 작동할 수도 있다. 부가적으로, 제어 알고리즘은 제어 신호에 대한 밸브 응답을 예상하고 제어 신호를 바이어싱하여 그러한 밸브 응답을 교정함으로써 특정한 밸브 특성을 보상할 수도 있다. 이러한 보상은 밸브(2)에 대해 높은 순응성을 제공하고, 밸브 위치와 소망의 유량 사이를 양호하게 추적하며 보다 반복가능하고 안정된 유량을 제공할 수도 있다.

공기압 제어부(5)를 제어함에 있어서, 제어기(4)는 배관(8)내의 전자 제어 신호 및/또는 공기압을 조정하기 위해 비례 적분 유도("PID") 피드백 제어법을 사용할 수도 있다. PID 피드백 제어법에서, 제어기(4)는 측정된 유량과 소망의 유량 사이의 차이에 근거하는 오차를 연산할 수도 있다. 본 명세서에 사용되는 "오차(error)"라는 용어는, 대체적으로 측정된 유량과 소망의 유량 사이의 차이로서 규정된다. 본 실시예에서, "비례"라는 용어는 이러한 오차(또는 유량의 차이)를 의미하며, "적분"이라는 용어는 시간의 주기에 걸친 오차의 합을 의미하고, "편차"라는 용어는 시간의 주기에 걸친 오차의 변화율을 의미한다. 전체의 세 용어가 PID 피드백 제어법에서 사용될 수 있고, 용어들 중 하나 이상은 제로로 설정될 수도 있다. 따라서, 제어기(4)로부터의 전자 제어신호는 PID 루프의 용어 "비례", "적분" 및/또는 "편차"의 상관 관계로 변화할 수도 있고, 이들 용어는 소망의 유량과 측정된 유량 사이의 차이에 근거하여 변화된다.

알고리즘은 피드-포워드(feed-forward)[정확한 유체 유량 제어 밸브(2)의 위치를 예상함] 및 피드백(조정을 행한 후의 유량을 측정함) 제어법의 양자에 사용될 수도 있다. 두 가지 제어법을 사용하면 양호한 성능이 제공될 수도 있다. 변형예로, 다음의 2가지 방법 중 어느 하나가 유량의 제어에 단독으로 사용될 수도 있다.

다른 예에서, 유량을 제어하기 위해 2가지 기본 방법의 조합이 사용될 수도 있고, 이에 대해서는 하기에 설명한다.

제 1의 방법은, PID 피드백 제어법의 적분항의 비 선형 실행일 수도 있다. 예컨대, 알고리즘은 제어기(4)의 출력을 연산하기 위해 오차의 이력을 사용할 수도 있고, 그 다음 유체 유량 제어 밸브(2)를 작동시킬 수도 있다[또는 공기압 제어부(5)를 제어한다]. 이 예에서 각 프로그램 스캔 도중에, 제어기(4)는 소망의 유량과, 현재의 유량 및 오차에 근거한 공기압의 증감에 대해 설정된 현재의 공기압을 사용할 수도 있다. 예컨대, 이러한 압력 변화에 의해 오차가 0이 되지 않으면, 제어기(4)는 다음의 스캔 도중에 이 방법을 다시 상호작용식으로 적용할 수도 있다. 부가하여, 제어기(4)는 가능한 오차를 여러 대역으로 분할할 수도 있고, 오차를 발생시킬 수도 있는 경우의 인식에 근거하여 시스템에 추가의 입력이 추가된다. 피드포워드 제어 신호의 양호한 예는 온수기 제어 루프이다. 온수기의 예에서, PID(또는 다른 피드백계 제어기)는 히터의 출력을 연속적으로 조정하여 소망의 온도를 유지한다. 온수기를 통한 유량이 급격히 변화하면, 그에 따라 온도가 변화할 것이고, 제어 루프는 온도 변화에 응답할 것이다. 피드 포워드를 갖는 시스템에서, 발생하는 오차를 예상하여 유량의 변화에 응답하여 물의 유량이 추적되고 히터로의 출력이 조정된다. 이러한 피드 포워드 제어 시스템에서, 시스템은 유량의 변화에 보다 신속하게 응답할 수도 있다. 본 예에 적용할 때, 제어기(4)는 유체 유량 제어 밸브(2)에 대한 예상된 공기압 설정치를 연산하고 예상하기 위해 요청되는 유량 변화를 사용할 수도 있다. 예컨대, 예상되는(또는 기대되는) 공기압 설정치는 1, 2, 3 또는 임의의 수의 유동 점에서 수행된 측정 과정으로부터 유도되는 식으로부터 연산될 수도 있다. 유량 점을 결정한 후에, 2차 미분 방정식이 유동 점에 적합할 수도 있고, 제어기(4)는 약간 정확하게 공기압을 연산하기 위해 이 식을 사용할 수도 있다. 소망의 정확도에 따라 고차 또는 저차 방정식이 사용될 수도 있다. 추가의 예에서, 제어기(4)는 공기압을 이러한 예상되는 압력으로 조정하는 동시에 제어 루프에 대해 적분법 또는 다른 방법을 사용할 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 출구(7)를 거쳐 장치(1)로부터 나오는 제어된 유량은 유체를 사용할 수도 있는 다른 부품(30)에 전달될 수도 있다. 예컨대, 부품(30)은 반도체 제조 공구 및 장치(1)일 수도 있고, 공구는 반도체 제조에 사용하기 위한 시스템의 일부일 수도 있다. 반도체 제조 공구의 어떤 예는 로드 록(load lock), 웨이퍼 연마 공구, 웨이퍼 에칭 공구 또는 반도체의 제조에 사용될 수도 있는 모든 다른 종류의 장치를 포함한다.

도 2는 제 1 유량 제어 장치(19) 및 제 2 유량 제어 장치(22)를 포함하는 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것으로서, 각각의 장치(19, 22)는 전술한 유체 유량 제어장치(1)와 동일하게 구성될 수도 있다. 제 1 유체는 유체 입구(18)를 거쳐 제 1 유체 유량 제어장치(19)에 유입되고, 유체 출구(20)를 거쳐 장치(19)에서 유출된다. 제 2 유체는 유체 입구(21)를 거쳐 제 2 유량 제어장치(22)에 유입되고, 유체 출구(23)를 거쳐 장치(22)에서 유출된다. 출구(20, 23)는 배관(24)을 거쳐 시스템(16)으로부터 통과할 수도 있는 혼합된 유체의 조합을 형성하도록 유체 결합될 수도 있다.

당업자는 본 명세서에 개시한 구성 및 방법에 대해 다양한 수정 및 변화가 이루어질 수 있다는 점을 명확히 이해할 것이다. 예컨대, 공기압에 의해 작동하는 유체 유량 제어 밸브와 관련하여 장치를 설명하였지만, 다른 종류의 유체 유량 제어 밸브가 사용될 수도 있다(예컨대, 스텝퍼 모터 작동 밸브, 솔레노이드 작동 밸브 등). 따라서, 본 발명은 명세서에 개시한 주제에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은 수정 및 변화를 포함하고자 한다.

본 발명에 의하면, 어떤 다른 종류의 유량 밸브 설비에 비해서, 공기압 작동 밸브를 사용함으로써, 선택적으로 보다 신속하고, 정확하며, 융통성 있는 밸브 제어 응답이 가능하고, 공기압 작동 밸브를 사용함으로써 밸브가 제어 신호를 양호하게 탐지할 수도 있다. 또한, 제어 알고리즘이 제어 신호에 대한 밸브 응답을 예상하고 제어 신호를 바이어싱하여 그러한 밸브 응답을 교정함으로써 특정한 밸브 특성을 보상할 수 있고, 이러한 보상은 밸브에 대해 높은 순응성을 제공하고, 밸브 위치와 소망의 유량 사이를 양호하게 추적하며 보다 반복가능하고 안정된 유량을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유량 제어장치의 일 실시예의 개략도,

도 2는 도 1의 장치와 같이 각각 구성된 2개의 장치를 포함하는 예시적인 유량 제어 시스템의 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 유량 제어장치 2 : 유체 유량 제어 밸브

3 : 유량계 4 : 제어기

5 : 공기압 제어부 7 : 출구

8 : 배관 9 : 입구

10 : 입력부 16 : 시스템

Claims

유량 제어장치에 있어서,

유체를 장치 내로 유입시키는 입구와,

유체를 장치로부터 유출시키는 출구와,

유체의 유량을 조정하기 위해 공기압에 의해 작동되도록 구성되는 유체 유량 제어 밸브와,

공기압 제어부와,

유체의 유량을 측정하도록 구성된 유량계와,

적어도 상기 유량계로 측정된 유량에 따라 상기 공기압 제어부를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며,

상기 장치는 상기 유체 유량 제어 밸브가 상기 공기압 제어부를 거쳐 공급되는 공기압에 의해서 작동되도록 구성되는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

유체의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하며,

상기 제어기는, 적어도 상기 압력 센서에 의해 측정된 유체 압력 및 상기 유량계에 의해 측정된 유량에 따라 공기압 제어부를 제어하는

유량 제어장치.
제 2 항에 있어서,

상기 압력 센서는 유체 유량 제어 밸브의 상류측에 위치하는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유량계는 상기 유체 유량 제어 밸브의 상류측에 위치하는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공기압 제어부는 공기압을 측정하도록 구성된 압력 센서를 포함하고,

상기 공기압 제어부는, 적어도 상기 압력 센서에 의해서 측정된 공기압에 따라 공기압 제어부를 제어하도록 구성된 부 제어기를 더 포함하는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유량계는 초음파 유량계를 포함하는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는, 적어도 유량계로 측정된 유량과 소망의 유량 사이의 차이에 따라 공기압 제어부를 제어하도록 구성되는

유량 제어장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제어기는, 적어도 유량의 차이와 비례 적분 유도 피드백 제어법에 따라 공기압 제어부를 제어하도록 구성되는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 공기압 제어부는 비례 공기압 제어밸브를 포함하는

유량 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어기는 알고리즘에 따라 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하도록 구성되고,

상기 알고리즘은,

측정된 유량과 소망의 유량 사이의 적어도 하나의 차이를 측정하고,

상기 차이에 따라 조정량 대역을 선택하되, 상기 조정량 대역은 상이한 범위의 차이와 각각 관련된 다수의 조정량 대역으로부터 선택되고,

선택된 조정량 대역에 따라 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하는 것을 포함하는

유량 제어장치.
복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한 시스템에 있어서,

제 1 유량 제어장치와,

제 2 유량 제어장치를 포함하고,

상기 제 1 유량 제어장치와 상기 제 2 유량 제어 장치의 각각은 제 1 항의 유량 제어장치에 따라 구성되는

복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한 시스템.
반도체 처리에 사용하기 위한 시스템에 있어서,

제 1 항의 적어도 하나의 유량 제어장치와,

상기 적어도 하나의 유량 제어장치로부터 유체를 수용하는 적어도 하나의 반도체 처리 공구를 포함하는

반도체 처리에 사용하기 위한 시스템.
유체의 유량을 제어하는 방법에 있어서,

제 1 항의 장치를 제공하는 단계와,

유량계로 유량을 측정하는 단계와,

적어도 상기 유량계로 측정된 유량에 따라 공기압 제어부를 제어하는 단계와,

상기 공기압 제어부로부터의 공기압에 의해 유체 유량 제어 밸브를 작동시키는 단계를 포함하는

유체의 유량 제어방법.
유량 제어장치에 있어서,

유체를 장치내에 유입시키는 입구와,

유체를 장치로부터 유출시키는 출구와,

유체의 유량을 조정하기 위해 작동되도록 구성된 유체 유량 제어 밸브와,

유체의 유량을 측정하도록 구성된 유량계와,

알고리즘에 따라 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하고,

상기 알고리즘은,

측정된 유량과 소망의 유량 사이의 적어도 하나의 차이를 측정하고,

유량차에 따라 조정량 대역을 선택하되, 상기 조정량 대역은, 상이한 범위의 차이와 각각 관련된 다수의 조정량 대역으로부터 선택되고,

선택된 조정량 대역에 따라 유체 유량 밸브의 작동을 제어하는 것을 포함하는

유량 제어장치.
제 14 항에 있어서,

상기 제어기는 적어도 유량 차이와 비례 적분 유도 피드백 제어법에 따라 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하도록 구성되는

유량 제어장치.
제 14 항에 있어서,

유체의 압력을 측정하도록 구성된 압력 센서를 더 포함하고,

상기 제어기는, 적어도 압력 센서로 측정된 유체 압력과 유량계로 측정된 유량에 따라 유체 유량 제어 밸브를 제어하도록 구성되는

유량 제어장치.
제 16 항에 있어서,

상기 압력 센서는 유체 유량 제어 밸브의 상류측에 위치하는

유량 제어장치.
제 14 항에 있어서,

상기 유량계는 유체 유량 제어 밸브의 상류측에 위치하는

유량 제어장치.
제 14 항에 있어서,

상기 유량계는 초음파 유량계를 포함하는

유량 제어장치.
복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한 시스템에 있어서,

제 1 유량 제어장치와,

제 2 유량 제어장치를 포함하고,

상기 제 1 유량 제어장치 및 제 2 유량 제어장치의 각각은 제 14 항의 유량 제어장치에 따라 구성되는

복수의 유체의 유량 제어에 사용하기 위한 시스템.
반도체 처리에 사용하기 위한 시스템에 있어서,

제 14 항의 적어도 하나의 유량 제어장치와,

상기 적어도 하나의 유량 제어장치로부터 유체를 수용하는 적어도 하나의 반도체 처리 공구를 포함하는

반도체 처리에 사용하기 위한 시스템.
유체의 유량 제어방법에 있어서,

제 14 항의 장치를 제공하는 단계와,

유량계로 유량을 측정하는 단계와,

측정된 유량과 소망의 유량 사이의 적어도 하나의 차이를 측정하는 단계와,

선택된 조정량 대역에 따라 유체 유량 제어 밸브의 작동을 제어하는 단계를 포함하는

유체의 유량 제어방법.