KR20190068817A - Mass Flow Controller and A System for Controlling a Mass Flow Rate - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a mass flow rate optimization control system capable of communicating with an external control device via an interface of a mass flow rate controller, including a gas pipe for supplying a process gas from process gas source to a reaction chamber, a gas supply port connected into the reaction chamber and a mass flow rate controller disposed between the gas pipe and the gas supply port. The mass flow rate optimization control system of the present invention comprises: a mass flow rate controller including a detection unit, a control processing unit, and a control unit; a process program for accessing the control processing unit of the mass flow rate controller via an interface to store information on process gas introduced into a reaction chamber in an external control device shared with the control processing unit; a control processing unit for transmitting a control signal to the control unit on the basis of a signal from the detection unit indicating an actual flow rate of the process gas passing through a main flow path of the mass flow rate controller and a flow rate setting value; an external control device for accessing the control processing unit of the mass flow rate controller via the interface to execute a control program having a process command, and collecting data from the mass flow rate controller for the process command to analyze the data; and an interface accessed by the control processing unit to use the data analyzed in the external control device.

Description

외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템{Mass Flow Controller and A System for Controlling a Mass Flow Rate}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a mass flow controller,

본 발명은 질량 유량 최적화 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a mass flow optimization control system, and more particularly, to a mass flow optimization control system capable of communicating with an external control device.

질량 유량 컨트롤러(MFC, mass flow controller)는 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 프로세스 가스원으로부터의 프로세스 가스가 유입되는 계측관 내의 유량을 측정하며, 프로세스 가스의 유량을 제어하는데 사용된다. 계측관을 통과한 프로세스 가스를 반도체 생산 설비인 반응 챔버 내에 공급하여 프로세스 동안 상술한 식각 공정 및/또는 박막 공정을 수행한다.Mass flow controller (MFC) is a device for measuring and controlling the flow of gas. It is usually used for semiconductor manufacturing processes such as RIE (reactive ion etching) and thin film process (TFD, thin film deposition is used to measure the flow rate in the metering tube into which the process gas from the process gas source flows and to control the flow rate of the process gas. The process gas that has passed through the measuring tube is supplied into a reaction chamber, which is a semiconductor production facility, to perform the above-described etching process and / or thin film process during the process.

삼성, SK하이닉스를 위시한 업계의 경우, 고수율의 반도체 제품을 생산하기 위하여 반응 챔버 내로 공급되는 프로세스 가스의 유량은 매우 신중하게 제어할 필요가 있다. 몇 퍼센트의 질량 유량(MF, mass flow)의 편차로 인해 식각 공정 및 /또는 박막 공정의 실패로 제품의 수율을 낮출 수 있으며 또한 제품 전체 수율 손실이라는 완전한 실패도 발생할 수 있기 때문이다. 특히 나노(nano) 공정 고도화로 제조 공정의 미세화, 적층화에 수반하여 반응 챔버 내에 기체 상태로 공급되는 하나 또는 복수의 프로세스 가스의 유량, 온도 및 압력을 정밀하게 제어하는 것이 필요하다. 질소 가스와 같은 일부 프로세스 가스는 반응이 일어나는데 필요한 온도 및 압력에서 제어되는 방법으로 공급하는 것이 비교적 용이하다. 그러나 다른 프로세스 가스는 부식성, 독성, 자연 발화성이 높으므로, 즉 반응 챔버에 공급되는데 필요한 온도 및/또는 압력에서 불안정하다. 프로세스 가스의 이러한 특성은 프로세스 가스를 반응 챔버에 정밀하게 제어하여 공급하는 것을 어렵게 한다.In industries such as Samsung and SK Hynix, the flow rate of the process gas supplied into the reaction chamber needs to be carefully controlled to produce high-yield semiconductor products. The deviation of a few percent of the mass flow (MF) can result in lower product yields due to the failure of the etch process and / or thin film process, and may also result in a complete failure of the overall product yield loss. Especially, it is necessary to precisely control the flow rate, temperature and pressure of one or a plurality of process gases supplied in a gaseous state in the reaction chamber in accordance with the miniaturization and lamination of the manufacturing process by the advancement of the nano process. Some process gases, such as nitrogen gas, are relatively easy to supply in a controlled manner at the temperature and pressure required to cause the reaction. However, other process gases are highly corrosive, toxic, and pyrophoric, i.e., unstable at the temperature and / or pressure required to feed the reaction chamber. This characteristic of the process gas makes it difficult to precisely control and supply the process gas to the reaction chamber.

질량 유량 컨트롤러는 프로세스 가스의 공급을 제어하기 위해 반도체 업계에서 널리 사용되고 있다. 광범위한 프로세스 가스의 다양한 공급 요구 사항을 수용하기 위하여 열 방식 과 압력 방식이라는 크게 두가지 방식의 질량 유량 컨트롤러 (MFC)가 개발되었다.Mass flow controllers are widely used in the semiconductor industry to control the supply of process gases. In order to accommodate the diverse supply requirements of a wide range of process gases, mass flow controllers (MFCs) have been developed in two main ways: thermal and pressure.

열 방식 질량 유량 컨트롤러(MFC)는 유로(flow path) 벽에서 유로내의 층상류(laminar flow)로 흐르는 가스(기체, gas)의 열전도율이 가스와 유로 벽의 온도차, 가스의 비열 및 가스의 질량 유량의 함수라는 원리에 따라 동작한다. 따라서 가스의 성질 및 가스의 온도 및 관(tube)의 온도를 알면 가스의 질량 유량(층상류 상태의 경우)을 구할 수 있다.The thermal mass flow controller (MFC) is a mass flow controller (MFC) that measures the thermal conductivity of gas (gas) flowing from the flow path wall to the laminar flow in the flow path by the temperature difference between the gas and the flow path wall, It functions according to the principle of function of. Thus, knowing the nature of the gas, the temperature of the gas, and the temperature of the tube, the mass flow rate of the gas (in the case of the layer upstream) can be determined.

압력 방식 질량 유량 컨트롤러(MFC)는 유로의 직경에 제한부(restriction)를 도입함으로써 가스의 유로를 따라 2 개의 압력 탱크(reservoir)를 형성함으로써 점성류 상태를 실현한다. 제한부는 오리피스(orifice) 또는 노즐을 포함하여 구성된다. 유량 제한 구멍(flow restrictive aperture)의 상류측의 탱크(reservoir)에서 가스는 압력 P1 및 밀도 p1 을 가지며, 따라서 점성의 폐색 흐름상태(viscous chock flow conditions)로 알려진 구멍(aperture)에 의해 유량을 구할 수 있다.The pressure type mass flow controller (MFC) realizes a viscous flow state by forming two pressure reservoirs along the gas flow path by introducing restriction to the diameter of the flow path. The restricting portion includes an orifice or a nozzle. The gas at the reservoir upstream of the flow restrictive aperture has a pressure P 1 and a density p 1 so that the flow rate by the aperture known as viscous chock flow conditions Can be obtained.

상술한 질량 유량 컨트롤러(MFC)에서 프로세스 가스가 흐르는 메인 유로, 메인 유로에서 분기하여 프로세스 가스를 분류하는 것이며, 프로세스 가스의 질량 유량을 검출하는 유량 검출기구가 배치되는 센서(sensor) 유로, 메인 유로에서 센서 유로의 분기점과 합류점 사이에 배치되는 바이패스(bypass) 유로를 구비하는 열 방식 질량 유량 컨트롤러(MFC)가 널리 알려져 있으며 사용되고 있다. 그리고 열 방식 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 유량 검출기구는 센서 유로를 형성하는 금속제의 중공 세관(capillary tube)의 외측에 2개의 감열 저항체(resistance element)를 코일 모양으로 감아 형성되는 상류측 센서부 및 하류측 센서부, 양(상류측 및 하류측) 센서부에 대하여 배치되는 브리지 회로(bridge circuit)를 구비한다. 구체적으로 중공 세관은 감열 저항체에 의해 가열되며, 프로세스 가스가 흐르지 않을 때는 중공 세관의 중심에 대하여 대칭적 온도분포로 되어 있다. 이에 대해 프로세스 가스가 중공 세관에 흐르고 있는 경우에는, 하류 측 센서부는 상류측 센서부에 의해 데워진 프로세스 가스가 유입하는 상류측 센서부에 비해 온도가 높다. 상류측 센서부 및 하류측 센서부 사이에 온도차가 형성된다. 이 결과, 상기 온도분포는 비대칭이 된다. 양 센서부에 형성된 온도차(ΔT)와 프로세스 가스의 질량 유량에 일정한 관계가 성립됨으로 온도차(ΔT)를 브리지 회로에 의해 검출하여 질량 유량을 측정 할 수 있도록 구성되어 있다.A main flow path through which the process gas flows in the above-mentioned mass flow controller (MFC), a sensor flow path for branching the process gas from the main flow path, in which a flow rate detecting mechanism for detecting the mass flow rate of the process gas is disposed, (MFC) having a bypass flow path disposed between a branch point and a confluence point of a sensor flow path in a mass flow controller (MFC) is widely known and used. The flow rate detection mechanism of the thermal type mass flow controller (MFC) is composed of an upstream sensor part formed by winding two thermoregulated resistance elements in a coil shape on the outside of a metal capillary tube forming a sensor flow path, A downstream side sensor unit, and a bridge circuit disposed on both positive (upstream and downstream) sensor units. Specifically, the hollow tubule is heated by the thermal resistor, and when the process gas is not flowing, the tubule has a symmetrical temperature distribution with respect to the center of the hollow tubule. On the other hand, when the process gas flows through the hollow tubular structure, the temperature of the downstream sensor portion is higher than that of the upstream sensor portion into which the process gas heated by the upstream sensor portion flows. A temperature difference is formed between the upstream-side sensor portion and the downstream-side sensor portion. As a result, the temperature distribution becomes asymmetric. The temperature difference DELTA T can be detected by the bridge circuit and the mass flow rate can be measured since a constant relationship is established between the temperature difference DELTA T formed in both sensor portions and the mass flow rate of the process gas.

그러나 상술한 질량 유량 컨트롤러(MFC)는 메인 유로에서 가스 공급압력(1차측 압력)이 변경되면 측정 유량에 오차가 생겨 질량 유량 측정 정확도가 떨어지는 문제가 있다.However, in the above-mentioned mass flow controller (MFC), when the gas supply pressure (primary pressure) is changed in the main flow path, there is a problem in that the accuracy of the mass flow measurement is deteriorated due to an error in the measured flow rate.

KRKR 10-2014-011008310-2014-0110083 AA KRKR 10-2008-007203910-2008-0072039 AA KRKR 10-2010-011407910-2010-0114079 AA KRKR 10-2007-005244910-2007-0052449 AA

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 해결하기 위한 것으로, 질량 유량 컨트롤러의 제어처리부에 외부 제어기기가 액세스하여 질량 유량 컨트롤러의 정확한 질량 유량 측정을 가능하게 하는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems and it is an object of the present invention to provide a mass flow controller capable of communicating with an external control device that allows an external control device to access a control processing section of a mass flow controller, And to provide an optimization control system.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 해결하기 위한 것으로, 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각에 통합 분석기가 액세스하여 N개의 프로세스 가스가 흐르는 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각에 정확한 질량 유량 측정을 가능하게 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve in view of the above problems, a mass flow controller F 1 - mass flow controller to the integrated analyzers access to each of the F n flowing in the N number of process gas F 1 - exact mass for each of F n An object of the present invention is to provide a mass flow rate optimization control system for supplying a plurality of process gases to a reaction chamber that enables flow measurement.

본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the description below.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템은According to an aspect of the present invention, there is provided a mass flow optimization control system capable of communicating with an external control device,

프로세스 가스원으로부터의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하는 가스 배관, 상기 반응 챔버 내로 접속 연결되는 가스 공급구, 상기 가스 배관과 상기 가스 공급구 사이에 배치되는 질량 유량 컨트롤러, 상기 질량 유량 컨트롤러의 인터페이스를 거쳐 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템에 있어서,A mass flow controller disposed between the gas piping and the gas supply port, and a mass flow controller connected to the mass flow controller, wherein the mass flow controller comprises: 1. A mass flow optimization control system capable of communicating with an external control device via a communication line,

검출부, 제어처리부, 조절부로 구성 구현되는 상기 질량 유량 컨트롤러와,The mass flow controller configured by a detection unit, a control processing unit, and a control unit,

상기 인터페이스를 거쳐 상기 질량 유량 컨트롤러의 상기 제어처리부에 액세스하여 상기 반응 챔버로 도입되는 상기 프로세스 가스의 정보를 상기 제어처리부와 공유하는 상기 외부 제어기기에 저장된 프로세스 프로그램과,A process program stored in the external control device that accesses the control processing section of the mass flow controller via the interface and shares information of the process gas introduced into the reaction chamber with the control processing section;

상기 질량 유량 컨트롤러의 메인 유로를 통과하는 상기 프로세스 가스의 실제 유량을 나타내는 상기 검출부로부터의 신호와 유량 설정치에 기초하여 상기 조절부로 제어신호를 보내는 상기 제어처리부와,A control processing section for sending a control signal to the control section based on a signal from the detection section and a flow rate setting value indicating an actual flow rate of the process gas passing through the main flow path of the mass flow controller,

상기 인터페이스를 거쳐 상기 질량 유량 컨트롤러의 상기 제어처리부에 액세스하여 프로세스 명령을 갖는 제어 프로그램을 실행하여 상기 프로세스 명령에 대한 상기 질량 유량 컨트롤러로부터의 데이터를 수집하고 상기 데이터를 분석 처리하는 상기 외부 제어기기와,An external control device for accessing the control processing section of the mass flow controller via the interface and executing a control program having a process command to collect data from the mass flow controller for the process command and analyze the data; ,

상기 제어처리부가 상기 외부 제어기기 내의 분석 처리된 상기 데이터를 이용할 수 있게 액세스하는 상기 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.And the control processing unit includes the interface for accessing the analysis-processed data in the external control device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수개의 프로세스 가스의 각각을 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템은In order to achieve the above object, a mass flow rate optimization control system for supplying each of a plurality of process gases according to the present invention to a reaction chamber

복수개의 질량 유량 컨트롤러, 복수개의 서브 제어기기 및 통합 분석기를 구비하여 복수개의 프로세스 가스원으로부터 상기 복수개의 질량 유량 컨트롤러의 각각의 메인 유로를 통과하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템에 있어서,A plurality of mass flow controllers, a plurality of sub-control devices, and an integration analyzer, wherein a mass flow rate for supplying a plurality of process gases, which pass through respective main flow channels of the plurality of mass flow controllers, In the optimization control system,

상기 통합 분석기는 적어도 N개의 프로세스 명령으로 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 제어 프로그램을 실행하여 프로세스 명령 N1 - Nn 의 각각에 대하여 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각의 동작 상태시 일련의 변수들을 상기 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 보내며 상기 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 수집된 상기 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각의 상기 변수들을 상기 통합 분석기로 전송하여 상기 통합 분석기에서 다양한 분석법으로 상기 변수들을 분석 처리하며 그 분석 결과를 상기 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각에 피드백하는 것을 특징으로 한다.The integration analyzer executes a control program on each of the sub-control devices E 1 -E n with at least N process instructions to determine the respective operating states of the mass flow controllers F 1 -F n for each of the process instructions N 1 -N n Control devices E 1 -E n , and each of the variables of the mass flow controllers F 1 -F n collected in each of the sub-control devices E 1 -E n , And analyzes the parameters by various analysis methods in the integration analyzer and feeds back the analysis results to each of the mass flow controllers F 1 -F n .

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 질량 유량 컨트롤러의 동작중에 외부 제어기기와의 통신으로 질량 유량 컨트롤러의 동작상태시 데이터, 변수들을 다양한 분석법으로 분석 처리하며 그 결과를 질량 유량 컨트롤러에 피드백하여 질량 유량 컨트롤러의 유량을 지속적으로 교정 설정하기 때문에 질량 유량 컨트롤러의 유량 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention configured as described above, data and parameters during operation of the mass flow controller are analyzed by various analytical methods through communication with the external controller during operation of the mass flow controller, and the result is fed back to the mass flow controller, Continuous calibration of the flow rate improves the flow measurement accuracy of the mass flow controller.

첨부 도면과 함께 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 항목과 청구범위를 참조하면, 본 발명의 다양한 목적 및 장점이 명확해지고 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있다. 상이한 도면에 동일한 숫자가 표기한 경우, 이런 경우는 동일하거나 유사한 구성요소 또는 스텝을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 질량 유량 최적화 제어 시스템의 구성예를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 질량 유량 최적화 제어 시스템의 구성예를 보여주는 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. Where the same number is used in different figures, this case refers to the same or similar component or step.
1 is a block diagram showing a configuration example of a mass flow rate optimization control system according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a block diagram showing a configuration example of a mass flow rate optimization control system according to a second embodiment of the present invention. Fig.

예시적인 실시예에 대하여 설명한다. 다른 실시예가 추가적으로 또는 대신 사용될 수도 있다. 공간 절약 및 보다 효과적인 표현을 위해 자명하거나 불필요한 내용은 생략될 수도 있다. 반대로 일부 실시예는 개시된 구체적인 내용을 전부 사용하지 않고도 실시할 수 있다.An exemplary embodiment will be described. Other embodiments may additionally or alternatively be used. For space saving and more effective representation, self-explanatory or unnecessary content may be omitted. Conversely, some embodiments may be practiced without using all of the specific details disclosed.

이하, 본 발명의 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템을 구체화한 실시예를 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments in which a mass flow rate optimization control system capable of communicating with an external control device of the present invention are embodied will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 질량 유량 최적화 제어 시스템의 구성예를 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration example of a mass flow rate optimization control system according to a first embodiment of the present invention.

도 1 를 보면, 도시되는 예시적인 질량 유량 최적화 제어 시스템(100)는 질량 유량 컨트롤러(MFC, 110), 외부 제어기기(190)를 포함하고 있다. 또한 질량 유량 컨트롤러(MFC)가 인터페이스(180)를 거쳐 외부 제어기기(190)에 접속된다. 질량 유량 컨트롤러(MFC)는 유로를 통과하는 가스(gas)의 질량 유량(mass flow, 유량) 을 제어하고 실시간으로 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 정확도를 감시하며 검출부(112), 제어처리부(114), 조절부(116)로 구성되고 구현된다.Referring to FIG. 1, an exemplary mass flow rate optimization control system 100 shown includes a mass flow controller (MFC) 110 and an external control device 190. And a mass flow controller (MFC) is connected to the external control device 190 via the interface 180. [ The mass flow controller MFC controls the mass flow of the gas passing through the flow path and monitors the accuracy of the mass flow controller MFC in real time and controls the detection unit 112, , And an adjusting unit 116. [

유량 검출부(112)와 밸브(117)를 포함하는 유량 조절부(116)가 가스 유입구(120)와 가스 배출구(130)사이 플랫폼(111)상에 장착된다. 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 플랫폼(111)은 가스가 흐르는 바이패스(140)를 포함한다. 바이패스(140)는 메인 유로(141)와 유량 센서(113)를 통과하는 가스의 비율을 일정하게 제어한다. 유량 검출부(112)의 센서 튜브(113a)에는 대부분의 가스가 흐르게 돠는 바이패스(140)에 비해 적은 유량이 흘러 들어간다. 그 결과 센서 튜브를 통과하는 가스의 유량은 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 메인 유로를 통과하여 흐르는 가스의 질량 유량을 나타낸다.A flow rate regulator 116 including a flow rate detector 112 and a valve 117 is mounted on the platform 111 between the gas inlet 120 and the gas outlet 130. The platform 111 of the mass flow controller (MFC) includes a bypass 140 through which gas flows. The bypass 140 controls the ratio of the gas passing through the main flow path 141 and the flow rate sensor 113 to be constant. The sensor tube 113a of the flow rate detector 112 has a smaller amount of flow than the bypass 140 through which most of the gas flows. As a result, the flow rate of the gas passing through the sensor tube indicates the mass flow rate of the gas flowing through the main flow path of the mass flow controller (MFC).

센서 튜브는 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 유량 검출부(112)의 일부인 모세관이다. 일반적으로 유량 검출부는 모세관인 센서 튜브를 통과하는 유량을 나타내며, 그 결과 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 메인 유로를 통과하는 유량을 나타내는 디지털 신호인 출력신호(113b)를 제공하도록 구성되어 있다. 유량 검출부(112)는 전도성 와이어로 모세관 주위에 권선하여 2개의 저항 권선(도시하지 않음)으로 브릿지의 저항 배치를 한 저항온도계 요소(element)를 구성한다. 저항 권선에 공급된 전류는 유량 검출부에 통과하는 가스의 온도를, 바이패스를 통해 통과하는 가스의 온도보다 높은 온도로 가열한다. 권선의 저항은 온도에 따라 변화한다. 가스가 센서 튜브를 통과함에 따라 열은 상류측 저항(도시하지 않음) 으로부터 하류측 저항(도시하지 않음)을 향해 전달되는데 그 사이의 온도차이는 센서 튜브를 통과하는 유량에 비례한다. 센서 튜브를 통과하는 가스 유량에 관한 전기적 신호가 2개의 저항 권선으로부터 도출된다. 2개의 저항 권선으로부터 도출된 전기적 신호는 유량 검출부내의 센서 출력 신호를 포함한다. 센서 출력 신호는 전기적 신호를 측정하여 가스 유량을 구할 수 있도록 유량 검출부 내의 질량 유량과 양(positive)의 상관 관계를 이루고 있다. 센서 출력 신호는 1차적으로 센서 튜브내의 유량과 상관 관계가 되며, 나아가 이 유량은 바이패스의 질량 유량과 상관 관계가 됨으로 유량 검출부를 통과하는 총 유량을 구할 수 있다. 이에 따라 제어 밸브(117)가 제어 된다.The sensor tube is a capillary tube that is part of the flow rate detector 112 of the mass flow controller (MFC). Generally, the flow rate detector is configured to provide an output signal 113b, which is a digital signal indicative of the flow rate through the sensor tube, which is the capillary, and as a result, the flow rate through the main flow path of the mass flow controller (MFC). The flow rate detecting unit 112 constitutes a resistance thermometer element which is wound around the capillary with a conductive wire to perform resistance placement of the bridge by two resistance windings (not shown). The current supplied to the resistance winding heats the temperature of the gas passing through the flow detecting portion to a temperature higher than the temperature of the gas passing through the bypass. The resistance of the winding varies with temperature. As the gas passes through the sensor tube, the heat is transferred from the upstream resistor (not shown) toward the downstream resistor (not shown), the temperature difference between which is proportional to the flow rate through the sensor tube. An electrical signal relating to the gas flow rate through the sensor tube is derived from the two resistance windings. The electrical signal derived from the two resistance windings includes the sensor output signal in the flow detection section. The sensor output signal has a positive correlation with the mass flow rate in the flow rate detector so that the gas flow rate can be obtained by measuring the electrical signal. The sensor output signal is primarily correlated with the flow rate in the sensor tube. Further, this flow rate correlates with the mass flow rate of the bypass, so that the total flow rate through the flow rate detector can be obtained. Thus, the control valve 117 is controlled.

유량 검출부와 함께 제어처리부는 유량 설정치(115)로 표시된 질량 유량을 제공하기 위해 출력 신호(113b)에 기초하여 제어 밸브(117)의 위치를 제어하는 제어 신호(114a)를 발생시키도록 작동하는 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 일부이다. 제어 밸브(117)는 압전 밸브 또는 솔레노이드 밸브로 구성되며, 제어 신호(114a)는 전류 또는 전압이다. 제어처리부(114)는 요구되는 질량 유량을 나타내는 유량 설정치(115)와 센서 튜브(113a)내를 흐르는 실제 질량 유량을 나타내는 유량 검출부(112)로부터의 전기적 유량 신호에 따라 제어 밸브(117)의 위치를 제어한다.The control processor with the flow rate detector is configured to control the flow rate of the mass 116 that operates to generate a control signal 114a that controls the position of the control valve 117 based on the output signal 113b to provide the mass flow rate indicated by the flow rate setpoint 115. [ It is part of the flow controller (MFC). The control valve 117 is composed of a piezoelectric valve or a solenoid valve, and the control signal 114a is current or voltage. The control processing section 114 controls the position of the control valve 117 in accordance with the flow rate set value 115 indicating the required mass flow rate and the electrical flow rate signal from the flow rate detection section 112 indicating the actual mass flow rate flowing through the sensor tube 113a .

비례제어, 적분제어, 비례적분(PI) 제어, 미분제어, 비례-미분(PD)제어, 적분-미분(ID)제어 및 비례-적분-미분(PID)제어 등의 피드백 제어 방법으로 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 메인 유로(141)를 통과하여 흐르는 가스의 질량 유량은 제어 신호(114a)를 조정하여 제어한다. 요구되는 질량 유량을 나타내는 유량 설정치 신호와 유량 검출부에 의해 감지된 실제 질량 유량에 관한 피드백 신호 간의 차이인 오류 신호에 기초하여 제어 밸브 구동 신호 등의 제어 신호가 생성된다. 제어 밸브는 메인 유로에 정확하게는 바이패스와 유량 검출부의 하류측에 설치되어 밸브 위치를 제어함으로서 메인 유로를 통과하여 흐르는 가스의 질량 유량을 변화시킬 수 있다. 유량 제어처리부로 밸브 위치를 제어한다. 질량 유량은 유량 검출부(112)로부터의 출력신호(113b)에 의해 유량 제어처리부(114)에 전압 신호로 공급된다. 이 신호는 증폭 처리되어 제어 신호(114a)를 통해 유량 조절부(116)에 전달되며 유량을 변경시킨다. 이를 위해 유량 제어처리부(114)는 유량 검출부(112)로부터의 신호를 사전에 정해진 값인 유량 설정치(115)와 비교하여 제어 밸브(117)를 조절함으로써 요구되는 유량을 달성할 수 있다. 유량 제어처리부(114)는 예를 들면 인터페이스(180)를 거쳐 외부 제어기기(190)에 접속된다. 인터페이스(180)로 외부 제어기기(190)와 질량 유량 컨트롤러(MFC)를 접속 연결시에는 질량 유량 컨트롤러(MFC) 와 외부 제어기기(190)는 통신 프로토콜, 소프트 프로토콜을 동일하게 구비하여 통신한다. 그리고 인터페이스(180)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 또는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 신호변환기의 기능도 갖는다.A feedback control method such as proportional control, integral control, proportional integral (PI) control, differential control, proportional-derivative control, integral-derivative control, and proportional-integral- The mass flow rate of the gas flowing through the main flow path 141 of the MFC is controlled by adjusting the control signal 114a. A control signal such as a control valve drive signal is generated based on an error signal which is a difference between a flow rate set value signal representing a required mass flow rate and a feedback signal relating to an actual mass flow rate sensed by the flow rate detector. The control valve is provided on the main flow path precisely on the downstream side of the bypass and the flow rate detection unit, and can control the valve position to change the mass flow rate of the gas flowing through the main flow path. And the valve position is controlled by the flow rate control processing unit. The mass flow rate is supplied to the flow rate control processing unit 114 as a voltage signal by the output signal 113b from the flow rate detection unit 112. [ This signal is amplified and transmitted to the flow rate regulator 116 via the control signal 114a to change the flow rate. To this end, the flow rate control processing unit 114 can achieve the required flow rate by adjusting the control valve 117 by comparing the signal from the flow rate detection unit 112 with the flow rate setting value 115, which is a predetermined value. The flow rate control processing unit 114 is connected to the external control device 190 via the interface 180, for example. When the external control device 190 and the mass flow controller MFC are connected and connected to the interface 180, the mass flow controller MFC and the external control device 190 communicate with each other with the same communication protocol and soft protocol. The interface 180 also has the function of a signal converter that converts an analog signal to a digital signal or converts a digital signal to an analog signal.

상술한 외부 제어기기(190), 질량 유량 컨트롤러(MFC, 110), 인터페이스(180), 그리고 프로세스 가스원(151)으로부터의 프로세스 가스(150)를 가스 배관(161), 가스 공급구(165) 및 반응 챔버(160)를 구비하는 질량 유량 최적화 제어 시스템(100)에서, 질량 유량 컨트롤러(MFC)에 의해 유량 제어를 실행하는 경우를 보면, 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 유량 제어처리부(114)는 제어 알고리즘이 내재된(embedded) 디지털 신호 프로세서 반도체 소자(도시하지 않음)를 구비한다. 유량 제어처리부(114)는 제어 알고리즘을 이용하여 실시간 질량 유량 오차를 계산한다. 그리고 실시간 질량 유량 오차에 기초하여 조절부(116)의 밸브 드라이브부(117a)에 제어신호(114a)를 보낸다. 밸브 드라이브부는 밸브 제어 위치를 조절한다. 외부 제어기기(190)는 유량 설정 명령으로 유량 설정치(설정 전압, 115)를 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 유량 제어처리부(114)에 송신한다. 그러면 유량 제어처리부(114)는 요구되는 질량 유량인 유량 설정치(설정 전압)가 되도록 유량을 제어한다. 유량 제어처리부(114)는 외부 제어기기(190)로부터의 유량 검출 명령을 수신하면, 유량 검출을 실행하고 그 결과를 유량에 따른 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 출력전압으로서 외부 제어기기(190)에 송신하도록 되어 있다.The process gas 150 from the external control device 190, the mass flow controller (MFC) 110, the interface 180 and the process gas source 151 is supplied to the gas piping 161, the gas supply port 165, The flow rate control processing unit 114 of the mass flow controller MFC may be configured to control the flow rate of the mass flow rate of the mass flow rate by the mass flow rate controller MFC in the mass flow rate optimization control system 100 including the reaction chamber 160 and the reaction chamber 160 A control algorithm is embedded in a digital signal processor semiconductor device (not shown). The flow control processing unit 114 calculates a real-time mass flow error using a control algorithm. And sends a control signal 114a to the valve drive portion 117a of the regulating portion 116 based on the real-time mass flow rate error. The valve drive portion regulates the valve control position. The external control device 190 transmits the flow rate set value (set voltage 115) to the flow rate control processing section 114 of the mass flow controller MFC by the flow rate setting command. Then, the flow rate control processing unit 114 controls the flow rate so as to become the flow rate set value (set voltage) which is the required mass flow rate. When the flow rate control processing unit 114 receives the flow rate detection command from the external control device 190, it executes flow rate detection and outputs the result to the external control device 190 as the output voltage of the mass flow rate controller (MFC) .

유량 제어처리부(114)는 외부 제어기기(190)로부터의 유량 검출 명령 및 다른 프로세스 명령을 수신하면, 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 메인 유로((141)로 통과하여 흐르는 프로세스 가스(150)의 유량 검출을 유량 검출부(112)로 실행하고 그 결과를 유량 검출부(112)로 부터의 출력 전압, 그리고 미리 설정된 유량 설정치(115)에 대응하는 설정 전압과 출력 전압을 비교하여 유량 제어처리부(114)가 제어하는 제어 신호(114a)를 조절부(116)로 보내며, 제어 신호를 받은 밸브 드라이브부(117a)가 밸브 위치를 제어하는 개도(opening degree) 제어 정보를 외부 제어기기(190)에 전송한다.The flow rate control processing unit 114 receives the flow rate detection command and other process commands from the external control device 190 and determines the flow rate of the process gas 150 flowing through the main flow path 141 of the mass flow controller MFC And the result is compared with the output voltage from the flow rate detector 112 and the set voltage corresponding to the preset flow rate set value 115 to the output voltage so that the flow rate control processor 114 And sends the control signal 114a to the control unit 116. The valve drive unit 117a receiving the control signal transmits the opening degree control information to the external control device 190 to control the valve position.

질량 유량 최적화 제어 시스템(100)의 외부 제어기기(190)는 인터페이스(180)를 거쳐 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 유량 제어처리부(114)에 프로세스 명령을 갖는 제어 프로그램을 실행한다. 이 제어 프로그램으로 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 동작상태시 일련의 변수, 데이터, 파라메터를 외부 제어기기로 전송하여 외부 제어 기기의 저장부(190a)에 수집하며, 수집된 변수, 데이터, 파라메터 등을 외부 제어 기기의 프로세서(190b)를 사용하여 기록, 판독하여 분석 처리한다.The external control device 190 of the mass flow rate optimization control system 100 executes a control program having a process command to the flow rate control processing unit 114 of the mass flow rate controller MFC via the interface 180. [ In this control program, a series of variables, data, and parameters are transferred to the external control device in the operation state of the mass flow controller (MFC), collected in the storage unit 190a of the external control device, and the collected variables, data, And records and reads and analyzes by using the processor 190b of the external control device.

그리고 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 제어처리부(114)와 외부 제어기기(190) 간의 접속 연결된 통신으로, 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 제어처리부(114)는 외부 제어기기의 저장부(190a)에 수집, 분석된 변수, 데이터, 파라메터 등에 관한 보고(report)를 얻을 수 있으며, 제어처리부(114)의 제어 알고리즘에 이용할 수 있다. 외부 제어기기의 저장부(190a)에 저장된 프로세스 프로그램(process program)은 반응 챔버로 도입되는 프로세스 가스의 레시피(recipe) 정보를 포함한다. 상기 프로세스 가스의 정보는 인터페이스(180)를 개재로 한 질량 유량 컨트롤러(MFC)와 외부 제어기기(190)간의 액세스(access)로, 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 제어 처리부(114)는 외부 제어기기의 저장부(190a)에 저장된 프로세스 프로그램을 공유한다.The control processing unit 114 of the mass flow controller MFC collects the control information of the mass flow controller MFC in the storage unit 190a of the mass flow controller MFC by connecting and connecting the control processor 114 of the mass flow controller MFC and the external control device 190 Data, parameters, and the like, and can be used for the control algorithm of the control processing unit 114. [0053] FIG. The process program stored in the storage unit 190a of the external control device includes recipe information of the process gas introduced into the reaction chamber. The information of the process gas is an access between the mass flow controller MFC and the external control device 190 via the interface 180. The control processing unit 114 of the mass flow controller And stores the process program stored in the storage unit 190a.

도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 질량 유량 최적화 제어 시스템의 구성예를 보여주는 블록도이다.Fig. 2 is a block diagram showing a configuration example of a mass flow rate optimization control system according to a second embodiment of the present invention. Fig.

도 2를 보면, 도시되는 예시적인 질량 유량 최적화 제어 시스템(500)는 복수개의 질량 유량 컨트롤러(MFCs, 5101, 5102,,, 510n ), 복수개의 서브 제어기기(5701, 5702, ,, 570n ) 및 통합 분석기(590)를 포함하고 있다.2, the illustrated exemplary mass flow control optimization system 500 includes a plurality of mass flow controllers (MFCs, 510 1 , 510 2 ,, 510 n ), a plurality of sub-control devices 570 1 , 570 2 , , 570 n , and an integration analyzer 590.

먼저, 첫번째 질량 유량 컨트롤러(MFC)인 F1 (5101)는 인터페이스(5801)를 거쳐 첫번째 서브 제어기기인 E1 (5701)에 접속된다. 두번째 질량 유량 컨트롤러(MFC)인 F2 (5102)는 인터페이스(5802)를 거쳐 두번째 서브 제어기기인 E2 (5702)에 접속된다. 그리고 n번째 질량 유량 컨트롤러(MFC)인 Fn (510n )는 인터페이스(580n )를 거쳐 n번째 서브 제어기기인 En (570n )에 접속된다.First, the first mass flow controller (MFC) F 1 510 1 is connected to the first sub-control device E 1 (570 1 ) via interface 580 1 . F 2 510 2 , the second mass flow controller (MFC), is connected to E 2 (570 2 ), which is the second sub-control device, via interface 580 2 . The Fn (510 n ) as the nth mass flow controller (MFC) is connected to the nth sub control device E n (570 n ) via the interface 580 n .

질량 유량 컨트롤러(MFC)를 보면, 질량 유량 컨트롤러(MFC) 검출부, 제어처리부, 조절부 및 인터페이스로 구성되며 구현된다. 외부 기기와 통신할 수 있는 인터페이스를 개재로 하여 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 제어처리부는 서브 제어기기에 접속 연결되어 액세스(access)를 할 수 있다. 질량 유량 컨트롤러(MFC)와 서브 제어기기는 각각 동일한 통신용 프로토콜, 소프트웨어 프로토콜을 구비하며, 서브 제어기기는 통신용 프로토콜을 이용하여 질량 유량 컨트롤러(MFC)의 제어처리부에 접근 가능하게 액세스가 가능하다.The mass flow controller (MFC) consists of mass flow controller (MFC) detector, control processor, controller and interface. The control processing unit of the mass flow controller (MFC) can be connected to and access the sub control device via an interface capable of communicating with an external device. The mass flow controller (MFC) and the sub control device each have the same communication protocol and software protocol, and the sub control device is accessible to the control processing section of the mass flow controller (MFC) by using a communication protocol.

상세하게는 동일한 프로토콜를 구비하는 첫번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F1 (5101)와 첫 번째 서브 제어기기인 E1 (5701)는 인터페이스(5801)를 거쳐 상호간에 접근 가능하게 액세스 할 수 있으며 첫번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F1 (5101)의 데이터 및 정보를 첫번째 서브 제어기기 E1 (5701)로 전송할 수 있다. 또한 첫번째 서브 제어기기 E1 (5701)의 데이터 및 정보를 첫번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F1 (5011)로 전송할 수 있다.In detail, the first mass flow controller (MFC) F 1 (510 1 ) and the first sub-control device E 1 (570 1 ) having the same protocol can access each other via the interface 580 1 It is possible to transmit the data and information of the first mass flow controller (MFC) F 1 510 1 to the first sub-control device E 1 (570 1 ). Also, the data and information of the first sub-control device E 1 (570 1 ) can be transmitted to the first mass flow controller (MFC) F 1 (501 1 ).

마찬가지로 동일한 프로토콜를 구비하는 두번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F2 (5102)와 두번째 서브 제어기기인 E2 (5702)는 인터페이스(5802)를 거쳐 상호간에 접근 가능하게 액세스 할 수 있다. 그 결과 두번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F2 (5102)의 데이터 및 정보를 두번째 서브 제어기기 E2 (5702)로 전송할 수 있다. 또한 두번째 서브 제어기기 E2 (5702)의 데이터 및 정보를 두번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) F2 (5102)로 전송할 수 있다.Similarly, a second mass flow controller (MFC) F 2 510 2 having the same protocol and a second sub-control device E 2 570 2 can access each other via the interface 580 2 in a mutually accessible manner. As a result, the data and information of the second mass flow controller (MFC) F 2 510 2 can be transmitted to the second sub-control device E 2 570 2 . And may also transmit the data and information of the second sub-control unit E 2 570 2 to the second mass flow controller (MFC) F 2 510 2 .

n번째 질량 유량 컨트롤러(MFC)인 Fn (510n ), 인터페이스(580n ), n번째 서브 제어기기인 En (570n )를 보면, 동일한 프로토콜를 구비하는 n번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) Fn (510n )와 n 번째 서브 제어기기인 En (570n )는 인터페이스(580n )를 거쳐 상호간에 접근 가능하게 액세스되어 통신이 가능하게 된다. n번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) Fn (510n )의 데이터 및 정보를 n 번째 서브 제어기기 En (570n )로 전송할 수 있다. 또한 n 번째 서브 제어기기 E (570n )의 데이터 및 정보를 n 번째 질량 유량 컨트롤러(MFC) Fn (510n )로 전송할 수 있다.n second mass flow controller (MFC) of F n (510 n), the interface (580 n), n th sub-control device, the E n (570 n) to look, n second mass flow rate having the same peurotokolreul controller (MFC) F n (510 n) E n (570 n) of the n th sub-control unit is accessed to enable access to each other via an interface (580 n) is able to communicate. the data and information of the nth mass flow controller (MFC) F n (510 n ) may be transmitted to the nth sub control unit E n (570 n ). And may transmit the data and information of the nth sub-control device E 570 n to the nth mass flow controller M n F n 510 n .

서브 제어기기와 통합 분석기를 보면, 통합 분석기(590)는 n개의 서브 제어기기(5701, 5702, ,, 570n )의 각각에 접속 연결된다.In view of the sub-control device and the integration analyzer, the integration analyzer 590 is connected to each of the n sub-control devices 570 1 , 570 2 ,, 570 n .

n개의 서브 제어기기(5701, 5702, ,, 570n )의 각각은 n개의 질량 유량 컨트롤러(5101, 5102,,, 510n )의 각각에 접속 연결된다.Each of the n sub-control devices 570 1 , 570 2 ,, 570 n is connected to each of n mass flow controllers 510 1 , 510 2 ,, 510 n .

상세하게는 첫 번째 질량 유량 컨트롤러(5101)은 인터페이스(5801)을 거쳐 첫번째 서브 제어기기(5701)에만 접속 연결된다. 두번째 질량 유량 컨트롤러(5102)도 인터페이스(5802)을 거쳐 두번째 서브 제어기기(5702)에만 접속 연결된다. 마찬가지로 n 번째 질량 유량 컨트롤러(510n )은 인터페이스(580n )을 개재로 n번째 서브 제어기기(570n )에만 접속 연결된다.Specifically, the first mass flow controller 510 1 is connected to only the first sub-control device 570 1 via the interface 580 1 . The second mass flow controller 510 2 is connected to only the second sub control device 570 2 via the interface 580 2 . Similarly, the nth mass flow controller 510 n is connected to only the nth sub control unit 570 n via the interface 580 n .

그리고 첫번째 서브 제어기기(5701)는 통합 분석기(590)에 접속 연결되며, 두번째 서브 제어기기(5702)는 통합 분석기(590)에 접속 연결되며, n번째 서브 제어기기(570n )는 통합 분석기(590)에 접속 연결된다.The first sub control device 570 1 is connected to the integration analyzer 590 and the second sub control device 570 2 is connected to the integration analyzer 590 and the nth sub control device 570 n is connected And connected to the analyzer 590.

반응 챔버(560)로 공급되는 n개의 프로세스 가스원(5511, 5512,,, 551n )의 n개의 프로세스 가스(5501, 5502,,, 550n )의 유량을 실시간 높은 정밀도로 정확하게 제어할 수 있는 복수개의 질량 유량 컨트롤러를 사용하는 질량 유량 최적화 제어 시스템을 개시한다.The flow rates of n process gas (550 1 , 550 2 ,, 550 n ) of n process gas sources 551 1 , 551 2 , 551 n supplied to the reaction chamber 560 are accurately Disclosed is a mass flow optimization control system using a plurality of mass flow controllers which can be controlled.

반응 챔버(560)로 공급되는 n개의 프로세스 가스(5501, 5502,,, 550n )의 유량을 실시간 높은 정밀도로 정확하게 제어하기 위하여 n개의 질량 유량 컨트롤러(5101, 5102,,, 510n ), n개의 서브 제어기기(5701, 5702, ,, 570n ) 및 통합 분석기(590)를 구축한다.In order to precisely control the flow rate of the n process gases 550 1 , 550 2 ,, 550 n supplied to the reaction chamber 560 in real time with high precision, n mass flow controllers 510 1 , 510 2 , n ), n sub-control devices 570 1 , 570 2 ,, 570 n , and an integration analyzer 590.

통합 분석기(590)는 n개, 또는 n개 이상의 프로세스 명령(n1, n2,,,nn )을 n개의 서브 제어기기의 각각 (5701, 5702,,,570n )에 전송하며, 프로세스 명령을 받은 서브 제어기기에 제어 프로그램을 실행한다.The integration analyzer 590 sends n or more than n process instructions (n 1 , n 2 ,, n n ) to each of the n sub-control devices 570 1 , 570 2 ,, 570 n , The control program is executed on the sub-control device which has received the process command.

n개의 질량 유량 컨트롤러의 각각(5101, 5102,,, 510n )을 통과하는 n개의 프로세스 가스의 각각(5501, 5502,,, 550n ), 여기서 질량 유량 컨트롤러 (5101)에는 프로세스 가스(5501)가 통과되며, 질량 유량 컨트롤러 (510n )에는 프로세스 가스(550n )가 통과한다.Each of the n process gases (550 1 , 550 2 , 550 n ) passing through each of the n mass flow controllers 510 1 , 510 2 ,, 510 n , where the mass flow controller 510 1 The process gas 550 1 is passed, and the process gas 550 n is passed through the mass flow controller 510 n .

첫번째 질량 유량 컨트롤러 (5101)을 보면, 프로세스 가스(5501)의 질량 유량은 유량 검출부(5121)로부터의 출력신호(5131b1)에 의해 제어처리부(5141)에 전압 신호로 공급된다. 이 신호는 증폭 처리되어 제어 신호(5141a1)를 통해 유량 조절부(5161)에 전달되며 유량을 변경시킨다. 이를 위해 제어처리부(5141)는 유량 검출부(5121)로부터의 신호를 사전에 정해진 값인 유량 설정치(5151)와 비교하여 제어 밸브(5171)를 조절함으로써 요구되는 유량을 달성할 수 있다.The first mass In the flow controller (510 1), and the process mass flow rate of gas (550 1) is supplied to the voltage signal to the control processor (514 1) by the output signal (513 1, b 1) from the flow rate detection section (512 1) do. This signal is amplified and transmitted to the flow rate regulator 516 1 via the control signal 514 1 a 1 to change the flow rate. To this end, the control processing unit 514 1 can achieve the required flow rate by adjusting the control valve 517 1 by comparing the signal from the flow rate detector 512 1 with the flow rate set value 515 1 , which is a predetermined value.

제어처리부(5141)는 질량 유량 컨트롤러 (5101) 의 동작 상태시 측정 유량, 압력, 밸브 위치, 센서 신호, 파라메터 등의 일련의 변수들을 서브 제어기기 E1 (5701)에 보낸다. 통합 분석기(590)의 프로세스 명령(n1)으로 서브 제어기기 E1 (5701)에 실행중인 제어 프로그램으로 서브 제어기기 E1 (5701)으로 보내진 질량 유량 컨트롤러 (5101)의 동작 상태시 측정 유량, 압력, 밸브 위치, 센서 신호, 파라메터 등의 일련의 변수들을 통합 분석기(590)로 전송한다.The control processing unit 514 1 sends a series of parameters such as measured flow rate, pressure, valve position, sensor signal, and parameters in the operating state of the mass flow controller 510 1 to the sub-control device E 1 570 1 . The operation state of the mass flow controller 510 1 sent to the sub-control device E 1 570 1 as a control program being executed in the sub-control device E 1 570 1 by the process command n 1 of the integration analyzer 590 A series of parameters such as measured flow rate, pressure, valve position, sensor signal, and parameters are transmitted to the integration analyzer 590.

두번째 질량 유량 컨트롤러 (510n )를 보면, 프로세스 가스(150n )의 질량 유량은 유량 검출부(512n )로부터의 출력신호(513n bn )에 의해 제어처리부(514n )에 전압 신호로 공급된다. 이 신호는 증폭 처리되어 제어 신호(514n an )를 통해 유량 조절부(516n )에 전달되며 유량을 변경시킨다. 1이를 위해 제어처리부(514n )는 유량 검출부(512n )로부터의 신호를 사전에 정해진 값인 유량 설정치(515n )와 비교하여 제어 밸브(517n )를 조절함으로써 요구되는 유량을 달성할 수 있다. 제어처리부(514n )는 질량 유량 컨트롤러 (510n )의 동작 상태시 측정 유량, 압력, 밸브 위치, 센서 신호, 파라메터 등의 일련의 변수들을 서브 제어기기 En (570n )에 보낸다. 통합 분석기(590)의 프로세스 명령(nn )으로 서브 제어기기 En (570n )에 실행중인 제어 프로그램으로 서브 제어기기 En (570n )으로 보내진 질량 유량 컨트롤러 (510n )의 동작 상태시 측정 유량, 압력, 밸브 위치, 센서 신호, 파라메터 등의 일련의 변수들을 통합 분석기(590)로 전송한다.In the second mass flow controller (510 n), process the mass flow rate of gas (150 n) is supplied to the voltage signal to the control processor (514 n) by the output signal (513 n b n) from the amount of flow detecting unit (512 n) do. This signal is amplified and transmitted to the flow regulator 516 n through the control signal 514 n a n to change the flow rate. 1 for this purpose, the control processing unit 514 n can achieve the required flow rate by adjusting the control valve 517 n by comparing the signal from the flow rate detector 512 n with the flow rate setting value 515 n , which is a predetermined value . Control processing unit (514 n) is sent to the mass flow controller (510 n) operation state when measured flow rate, pressure and valve position sensor signal, control a series of parameters such as the parameter sub-unit E n (570 n) of the. Process instructions of the integrated analyzer (590) (n n) to the sub-control unit E n operation state of the (570 n) as being a control program executed in the sub-control unit E n (570 n) mass flow controllers (510 n) are sent to the A series of parameters such as measured flow rate, pressure, valve position, sensor signal, and parameters are transmitted to the integration analyzer 590.

통합 분석기(590)에서는 고속 퓨리에 변환(FFT) 분석을 실행하는 방법, 기계학습 데이터 분석 방법을 이용하여 측정 유량, 압력, 밸브 위치, 센서 신호, 파라메터 등의 일련의 변수들을 분석 처리한다. 그리고 그 결과 및 보고(report) 등을 서브 제어기기 (5701, 5702,,,570n )의 각각에 실행중인 제어 프로그램으로 통합 분석기(590)에서 질량 유량 컨트롤러(5101, 5102,,,510n )로 전송하여 제어처리부(5141, 5142,,,514n )에 피드백한다.The integration analyzer 590 analyzes and processes a series of variables such as measured flow rate, pressure, valve position, sensor signal, and parameters using a method of executing Fast Fourier Transform (FFT) analysis and a machine learning data analysis method. And as a result, and reporting (report) including the sub-control unit (570 1, 570 2 ,,, 570 n) , each mass flow controller (the control program by integrating the analyzer (590) running on a 510 1, 510 2 ,, , 510 n to feed back to the control processing units 514 1 , 514 2 ,, 514 n .

n개의 질량 유량 컨트롤러의 각각(5101, 5102,,, 510n )으로 전송되는 것을 보면 통합 분석기(590)로부터 전송되는 상기 결과 및 보고(report)를 통합 분석기(590)로부터의 프로세스 명령(n1, n2,,,nn )인 제어 프로그램이 실행중인 n개의 서브 제어기기의 각각 (5701, 5702,,, 570n )에 전송되며, n개의 서브 제어기기(5701 , 5702,,, 570n )의 각각으로 전송된 결과 및 보고(report)는 n개의 서브 제어기기의 각각에 접속 연결된 n개의 질량 유량 컨트롤러의 각각(5101, 5102,,, 510n )으로 전송하여 제어처리부의 각각(5141, 5142,,, 514n ) 에 피드백한다.the results and reports transmitted from the integration analyzer 590 may be transmitted to the respective mass flow controllers 510 1 , 510 2 ,, 510 n from the integration analyzer 590 n 1, n 2 ,,, n n ) of the control program are transmitted to the respective (570 1, 570 2 ,,, 570 n) of the n sub-control unit is running, n of the sub-control unit (570, 1570 2 , ..., 570 n ) is transmitted to each of the n mass flow controllers connected to each of the n sub-control devices (510 1 , 510 2 , ..., 510 n ) And feeds back to each of the control processing units 514 1 , 514 2 , ..., 514 n .

이런 과정으로 반응 챔버(560)로 공급되는 n개의 프로세스 가스원(5511, 5512,,, 551n )의 n개의 프로세스 가스(5501, 5502,,, 550n )의 유량을 실시간 높은 정밀도로 정확하게 제어할 수 있게 한다.In this process, the flow rates of the n process gases 550 1 , 550 2 ,, 550 n of the n process gas sources 551 1 , 551 2 , 551 n supplied to the reaction chamber 560 are set to high real time Precision control.

또한, 본 발명에 따른 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템, 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템은 단지 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 및 변경 실시 할 수 있다.The mass flow rate optimization control system capable of communicating with the external control device according to the present invention and the mass flow rate optimization control system for supplying the plurality of process gases to the reaction chamber are not limited to the above embodiments, And various modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100, 500 : 질량유량최적화 제어시스템
110, 510, 5101, 5102, ,,,510n , F1 , F2 , ,,Fn : 질량유량 컨트롤러
111 : 플랫폼
112, 512, 5121, 5122,,,512n : 검출부(유량검출부)
113 : 유량센서
113a : 센서튜브
113b , 5131b1 , 513n bn : 출력신호
114, 514, 5141, 514n : 제어처리부(유량제어처리부)
114a, 5141a1 , 514n an : 제어신호
115, 5151, 515n : 유량 설정치
116, 516, 5161, 516n : 조절부(유량조절부)
117, 517, 5171, 517n : 제어 밸브
117a : 밸브 드라이브부
120 :가스 유입구
130 : 가스 배출구
140 : 바이패스
141 :메인 유로
150, 5501, 5502, ,,550n : 프로세스 가스(n개의 프로세스 가스)
151, 5511, 5512, ,,551n : 프로세스 가스원(n개의 프로세스 가스원)
160, 560 :반응 챔버
161, 561 : 가스 배관
165 : 가스 공급구
180, 580, 5801, 5802, ,,580n : 인터페이스
190 : 외부제어기기
190a : 저장부 (외부제어기기)
190b : 프로세서(외부제어기기)
570, 5701, 5702,,,570n , E1, E2, ,,En :서브 제어기기
590 :통합 분석기100, 500: Mass flow optimization control system
110, 510, 510 1, 510 2, ,,, 510 n, F 1, F 2, ,, F n: a mass flow rate controller
111: Platform
112, 512, 512 1 , 512 2 ,,, 512 n : Detector (flow rate detector)
113: Flow sensor
113a: sensor tube
113b, 513 1 b 1 , 513 n b n : output signal
114, 514, 514 1 , 514 n : control processing section (flow control processing section)
114a, 514 1 a 1 , 514 n a n : control signal
115, 515 1 , 515 n : Flow rate setting value
116, 516, 516 1 , 516 n : regulating section (flow regulating section)
117, 517, 517 1 , 517 n : Control valve
117a: valve drive portion
120: gas inlet
130: gas outlet
140: Bypass
141: main flow path
150, 550 1 , 550 2 ,, 550 n : Process gas (n process gases)
151, 551 1 , 551 2 ,, 551 n : Process gas source (n process gas sources)
160, 560: reaction chamber
161, 561: Gas piping
165: gas supply port
180, 580, 580 1 , 580 2 ,, 580 n : interface
190: External control device
190a: Storage (external control device)
190b: processor (external control device)
570, 570 1 , 570 2 ,, 570 n , E 1 , E 2 ,,, E n :
590: Integration Analyzer

Claims (9)

프로세스 가스원으로부터의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하는 가스 배관, 상기 반응 챔버 내로 접속 연결되는 가스 공급구, 상기 가스 배관과 상기 가스 공급구 사이에 배치되는 질량 유량 컨트롤러, 상기 질량 유량 컨트롤러의 인터페이스를 거쳐 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템에 있어서, 검출부, 제어처리부, 조절부로 구성 구현되는 상기 질량 유량 컨트롤러와,
상기 인터페이스를 거쳐 상기 질량 유량 컨트롤러의 상기 제어처리부에 액세스하여 상기 반응 챔버로 도입되는 상기 프로세스 가스의 정보를 상기 제어처리부와 공유하는 상기 외부 제어기기에 저장된 프로세스 프로그램과,
상기 질량 유량 컨트롤러의 메인 유로를 통과하는 상기 프로세스 가스의 실제 유량을 나타내는 상기 검출부로부터의 신호와 유량 설정치에 기초하여 상기 조절부로 제어신호를 보내는 상기 제어처리부와,
상기 인터페이스를 거쳐 상기 질량 유량 컨트롤러의 상기 제어처리부에 액세스하여 프로세스 명령을 갖는 제어 프로그램을 실행하여 상기 프로세스 명령에 대한 상기 질량 유량 컨트롤러로부터의 데이터를 수집하고 상기 데이터를 분석 처리하는 상기 외부 제어기기와,
상기 제어처리부가 상기 외부 제어기기 내의 분석 처리된 상기 데이터를 이용할 수 있게 액세스하는 상기 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템.A mass flow controller disposed between the gas piping and the gas supply port, and a mass flow controller connected to the mass flow controller, wherein the mass flow controller comprises: A mass flow rate controller configured to include a detection unit, a control processing unit, and a control unit;
A process program stored in the external control device that accesses the control processing section of the mass flow controller via the interface and shares information of the process gas introduced into the reaction chamber with the control processing section;
A control processing section for sending a control signal to the control section based on a signal from the detection section and a flow rate setting value indicating an actual flow rate of the process gas passing through the main flow path of the mass flow controller,
An external control device for accessing the control processing section of the mass flow controller via the interface and executing a control program having a process command to collect data from the mass flow controller for the process command and analyze the data; ,
And the control processing unit accesses the external control device to access the analysis-processed data in the external control device. 제 1항에 있어서,
상기 질량 유량 컨트롤러의 동작 상태에 따른 일련의 변수들을 수신하는 상기 제어 처리부내의 반도체 소자가 포함하는 제어 알고리즘을 이용하여 실시간 질량유량 오차를 계산하고, 계산된 상기 실시간 질량유량 오차에 기초하여 상기 유량 설정치를 달성하기 위하여 상기 조절부의 밸브에 상기 제어신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템.The method according to claim 1,
Calculating a real-time mass flow error using a control algorithm included in the semiconductor element in the control processing unit that receives a series of variables according to an operation state of the mass flow controller, And adjusts the control signal to the valve of the regulator to achieve a set point. ≪ Desc / Clms Page number 21 > 제 2항에 있어서,
상기 반도체 소자는 디지털 신호 프로세서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the semiconductor device is comprised of a digital signal processor. 제 2항에 있어서,
상기 제어신호를 조정하기 위하여 비례제어, 적분제어, 비례적분(PI) 제어, 미분제어, 비례-미분(PD)제어, 적분-미분(ID)제어 및 비례-적분-미분(PID)제어 등을 이용하는 것을 특징으로 하는 외부 제어기기와 통신할 수 있는 질량 유량 최적화 제어 시스템.3. The method of claim 2,
(PI) control, differential control, proportional-derivative (PD) control, integral-differential (ID) control and proportional-integral-derivative (PID) control for adjusting the control signal The mass flow rate optimization control system being capable of communicating with the external control device. 복수개의 질량 유량 컨트롤러, 복수개의 서브 제어기기 및 통합 분석기를 구비하여 복수개의 프로세스 가스원으로부터 상기 복수개의 질량 유량 컨트롤러의 각각의 메인 유로를 통과하는 복수개의 프로세스 가스의 각각을 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템에 있어서,
상기 통합 분석기는 적어도 N개의 프로세스 명령으로 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 제어 프로그램을 실행하여 프로세스 명령 N1 - Nn 의 각각에 대하여 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각의 동작 상태시 일련의 변수들을 상기 서브 제어기기 E1 -En 의 각각에 보내며 상기 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 수집된 상기 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각의 상기 변수들을 상기 통합 분석기로 전송하여 상기 통합 분석기에서 다양한 분석법으로 상기 변수들을 분석 처리하며 그 분석 결과를 상기 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각에 피드백하는 것을 특징으로 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템.A plurality of mass flow controllers, a plurality of sub-control devices, and an integration analyzer to supply each of the plurality of process gases from the plurality of process gas sources through the respective main flow channels of the plurality of mass flow controllers to the reaction chamber In a mass flow optimization control system,
The integration analyzer executes a control program on each of the sub-control devices E 1 -E n with at least N process instructions to determine the respective operating states of the mass flow controllers F 1 -F n for each of the process instructions N 1 -N n when a set of said sub-control device, the sub-control unit sends to each of the E 1 -E n E 1 variable - E n of the mass flow controller F 1 collected in each - F n the integrated analyzers each of the variables in the And the analysis results are fed back to each of the mass flow controllers F 1 to F n . The mass flow controller for mass transfer of the plurality of process gases to the reaction chamber Flow optimization control system. 제 5항에 있어서,
상기 통합 분석기, 상기 서브 제어기기 및 상기 질량 유량 컨트롤러는 동일한 소프트웨어 프로토콜을 구비하여 통신하는 것을 특징으로 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the integrated analyzer, the sub-control device, and the mass flow controller communicate with the same software protocol. 제 5항에 있어서,
상기 서브 제어기기 E1 - En 의 각각은 상기 질량 유량 컨트롤러 F1 - Fn 의 각각에 접근 가능하게 액세스 할 수 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템.6. The method of claim 5,
Characterized in that each of said sub-control devices (E 1 -E n) is accessible to each of said mass flow controllers F 1 -F n , characterized in that a mass flow rate optimization control system. 제 5항에 있어서,
상기 통합 분석기는 상기 서브 제어기기 E1 - En 의 각각에 접근 가능하게 액세스 할 수 있는 것을 특징으로 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템.6. The method of claim 5,
Characterized in that the integration analyzer is accessible to each of the sub-control devices E 1 -E n to provide a plurality of process gases to the reaction chamber. 제 5항에 있어서,
상기 분석법으로는 FFT 분석을 실행하는 방법, 기계학습 데이터 분석 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 복수개의 프로세스 가스를 반응 챔버로 공급하기 위한 질량 유량 최적화 제어 시스템.6. The method of claim 5,
Wherein the analysis method uses a method of performing an FFT analysis and a method of analyzing a machine learning data, wherein the mass flow rate optimization control system supplies a plurality of process gases to a reaction chamber.
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