KR20220037843A - Flow rate ratio control device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유량 비율 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상게하게는 원료 가스를 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버에 공급할 수 있는 유량 비율 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flow rate ratio control device, and more particularly, to a flow rate ratio control device capable of supplying a source gas to a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment.
일반적으로 유량 비율 제어 장치는 질량 유량 제어 장치(Mass Flow Controller)와 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버 사이에 배치되고, 내부에 마련된 복수의 제어모듈을 통하여 질량 유량 제어 장치에서 공급되는 2종 이상의 원료 가스를 설정된 비율로 나누어 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버에 마련된 복수의 포트로 공급한다.In general, a flow rate control device is disposed between a mass flow controller and a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment, and controls two or more kinds of source gases supplied from the mass flow control device through a plurality of control modules provided therein. It is divided by a set ratio and supplied to a plurality of ports provided in the process chamber of the semiconductor manufacturing equipment.
그러나, 종래의 유량 비율 제어 장치는 질량 유량 제어 장치를 통해 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스가 혼합되지 않고, 곧바로 복수의 제어모듈로 유입되어 설정된 비율만큼 프로세스 챔버의 각 포트로 공급됨에 따라, 원료 가스의 조성이 균일하지 못한 문제점이 있었다.However, in the conventional flow rate control device, two or more kinds of source gases introduced into the inside through the mass flow control device are not mixed, but are directly introduced into a plurality of control modules and supplied to each port of the process chamber by a set ratio, There was a problem that the composition of the raw material gas was not uniform.
또한, 서로 다른 조성의 원료 가스가 각 제어모듈로 공급될 경우 질량 유량 계측 정밀도에 악영향을 줌은 물론, 프로세스 챔버의 각 포트로 공급되는 원료 가스의 질량 유량과 조성을 보장할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, when source gases having different compositions are supplied to each control module, the accuracy of mass flow measurement is adversely affected, and the mass flow rate and composition of the source gas supplied to each port of the process chamber cannot be guaranteed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 제어모듈로 공급되는 원료 가스의 조성을 균일하게 하여 유량 계측 정확도 및 정밀도를 향상시킬 수 있는 유량 비율 제어 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a flow rate ratio control device capable of improving flow measurement accuracy and precision by making the composition of raw material gas supplied to a plurality of control modules uniform will do
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치는 질량 유량 제어 장치와 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버 사이에 배치되고, 상기 질량 유량 제어 장치에서 공급된 2종 이상의 혼합된 원료 가스를 상기 프로세스 챔버에 마련된 복수의 포트에 공급하도록 구성되는 유량 비율 제어 장치로서, 내부로 유입된 상기 2종 이상의 혼합된 원료 가스를 미리 설정된 비율에 따라 상기 복수의 포트에 공급하도록 구성되는 복수의 제어모듈; 및 상기 복수의 제어모듈 및 상기 질량 유량 제어 장치와 연통되고, 상기 질량 유량 제어 장치를 통해 내부로 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합하여 상기 복수의 제어모듈로 분기 공급하도록 구성되는 분배모듈을 포함한다.A flow rate ratio control device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is disposed between a mass flow control device and a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment, and two or more kinds of mixed source gases supplied from the mass flow control device A flow rate ratio control device configured to supply a plurality of ports provided in the process chamber, wherein the plurality of control units configured to supply the two or more types of mixed source gases introduced therein to the plurality of ports according to a preset ratio module; and a distribution module communicating with the plurality of control modules and the mass flow control device and configured to branch and supply the two or more kinds of raw material gases introduced therein through the mass flow control device to be branched and supplied to the plurality of control modules. include
상기 분배모듈은, 상기 복수의 제어모듈에 결합되고, 내부에 외부에서 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 복수의 제어모듈로 안내하도록 구성되는 유로가 마련되는 분배블록; 상기 유로에 배치되고, 상기 유로를 통과 중인 상기 2종 이상의 원료 가스의 흐름을 변화시켜 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합하도록 구성되는 교반유닛; 및 상기 분배블록의 외면에 배치되어 상기 유로와 연통되고, 상기 질량 유량 제어 장치와 연결되어 상기 질량 유량 제어 장치로부터 공급된 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 유로에 공급하도록 구성되는 원료 가스 유입포트를 포함할 수 있다.The distribution module may include a distribution block coupled to the plurality of control modules and provided with a flow path configured to guide the two or more kinds of source gases introduced from the inside to the plurality of control modules; a stirring unit disposed in the flow path and configured to mix the two or more types of source gases by changing the flow of the two or more types of source gases passing through the flow path; and a source gas inlet port disposed on the outer surface of the distribution block, communicating with the flow path, connected to the mass flow control device, and configured to supply the two or more types of source gases supplied from the mass flow control device to the flow path. may include
상기 유로는, 상기 원료 가스 유입포트와 연통되고, 상기 원료 가스 유입포트를 통해 내부로 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 제1 방향으로 안내하도록 구성되는 제1 유로; 상기 제1 유로를 통과한 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 제1 방향에 대한 수직방향인 제2 방향으로 안내하도록 구성되는 제2 유로; 및 상기 제2 유로를 통과한 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 제2 방향에 대한 수직방향인 제3 방향으로 안내하고, 상기 복수의 제어모듈과 연통되어 상기 제3 방향으로 이동 중인 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 복수의 제어모듈로 공급하도록 구성되는 제3 유로를 포함할 수 있다.The flow path may include: a first flow path communicating with the source gas inlet port and configured to guide the two or more kinds of source gas introduced into the inside through the source gas inlet port in a first direction; a second flow path configured to guide the two or more kinds of source gases that have passed through the first flow path in a second direction perpendicular to the first direction; and guiding the two or more kinds of source gases that have passed through the second flow path in a third direction that is perpendicular to the second direction, and communicates with the plurality of control modules to move in the third direction. It may include a third flow path configured to supply the source gas to the plurality of control modules.
상기 제1 방향 및 상기 제3 방향은 상기 복수의 제어모듈이 등간격으로 이격 배치되는 상기 분배블록의 길이방향에 대하여 평행한 방향일 수 있다.The first direction and the third direction may be parallel to a longitudinal direction of the distribution block in which the plurality of control modules are arranged to be spaced apart at equal intervals.
상기 교반유닛은, 상기 제1 유로에 배치되어 상기 2종 이상의 원료 가스가 상기 제3 유로로 유입되기 전에 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합할 수 있다.The stirring unit may be disposed in the first flow path to mix the two or more types of source gases before the two or more types of source gases are introduced into the third flow path.
상기 교반유닛은, 길이방향을 따라 연속 배치되는 복수의 교반 엘리먼트를 포함하고, 상기 복수의 교반 엘리먼트 중 서로 이웃하게 배치되는 교반 엘리먼트들은 서로 다른 형상을 가질 수 있다.The stirring unit may include a plurality of stirring elements continuously arranged along the longitudinal direction, and the stirring elements arranged adjacent to each other among the plurality of stirring elements may have different shapes.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치는 내부로 유입된 적어도 둘 이상의 가스들을 혼합하도록 구성되는 분배모듈; 및 상기 분배모듈에서 혼합된 상기 적어도 둘 이상의 가스들을 미리 설정된 비율에 따라 나누어 배출하도록 구성되는 복수의 제어모듈을 포함하고, 상기 분배모듈은, 상기 적어도 둘 이상의 가스들을 안내하도록 구성되는 복수의 유로; 및 상기 복수의 유로 중 적어도 하나의 내부에 설치되어 상기 적어도 둘 이상의 가스를 교반하도록 구성되는 적어도 하나의 교반유닛을 포함한다.A flow rate ratio control device according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is a distribution module configured to mix at least two or more gases introduced therein; and a plurality of control modules configured to divide and discharge the at least two or more gases mixed in the distribution module according to a preset ratio, wherein the distribution module includes: a plurality of flow paths configured to guide the at least two or more gases; and at least one stirring unit installed inside at least one of the plurality of flow paths to stir the at least two or more gases.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부에서 유입된 2종 이상의 원료 가스가 균일한 조성으로 혼합된 후 복수의 제어모듈로 공급됨에 따라, 유량 계측 정확도 및 정밀도가 향상되고, 항상 균일한 양과 균일한 조성비를 가지는 원료 가스가 프로세스 챔버로 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as two or more kinds of raw material gases introduced from the outside are mixed in a uniform composition and then supplied to a plurality of control modules, flow rate measurement accuracy and precision are improved, and a uniform amount and a uniform composition ratio are always provided. A source gas having ? may be supplied to the process chamber.
또한, 원료 가스의 흐름을 변화시키는 복수의 교반 엘리먼트를 구비하는 교반유닛이 유로에 배치되므로, 원료 가스가 교반유닛을 통과하는 과정에서 관성력이 높아져 난류가 발생되고, 이에 원료 가스가 효율적으로 혼합될 수 있다.In addition, since the stirring unit having a plurality of stirring elements for changing the flow of the source gas is disposed in the flow path, the inertia force is increased in the process of the source gas passing through the stirring unit, and turbulence is generated, thereby efficiently mixing the source gas. can
또한, 교반유닛은 별도의 동력을 요하지 않고, 유로에 배치된 상태에서 유체의 흐름을 변화시켜 유체의 혼합을 유도하는 긴 막대 구조로 형성되므로, 동력발생구조를 갖는 교반수단에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제조 및 설치가 용이함은 물론, 강한 내구성 및 내부식성을 가질 수 있다.In addition, since the stirring unit does not require a separate power and is formed in a long rod structure that induces mixing of the fluid by changing the flow of the fluid in a state disposed in the flow path, the structure is relatively weak compared to the stirring means having a power generating structure. It is simple, easy to manufacture and install, and may have strong durability and corrosion resistance.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.The effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치가 유량 제어 장치와 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버에 연결된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치의 분배모듈의 변형된 실시예를 나타낸 정면도이다.1 is a diagram illustrating a state in which a flow rate control device according to an embodiment of the present invention is connected to a flow control device and a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment.
2 is a perspective view illustrating an apparatus for controlling a flow rate ratio according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view showing a flow rate ratio control device according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view showing a modified embodiment of the distribution module of the flow rate control device 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 variously modified. Certain embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are only provided to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical spirit is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, and it should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and 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 including an ordinal number such as 1st, 2nd, etc. may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above terminology is used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
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 "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. When an element is referred to as being “connected” or “connected” to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.
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, as used herein, a “module” or “unit” for a component performs at least one function or operation. In addition, a “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of “modules” or a plurality of “units” other than a “module” or “unit” to be performed in specific hardware or to be executed in at least one processor may be integrated into at least one module. The singular expression includes the plural expression 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, in 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 will be 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 accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치가 유량 제어 장치와 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버에 연결된 상태를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a state in which a flow rate control device according to an embodiment of the present invention is connected to a flow control device and a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치(100)(이하 '유량 비율 제어 장치(100)'라 함)는 질량 유량 제어 장치(MFC: Mass Flow Controller, 200)와 반도체 제조 장비의 프로세스 챔버(300) 사이에 배치된다. 그리고, 유량 비율 제어 장치(100)는 질량 유량 제어 장치(200)를 통해 전단에서 공급되는 2종 이상의 유체, 즉, 원료 가스의 총량을 미리 설정된 비율로 분기하여 후단에 배치된 프로세스 챔버(300)의 복수의 포트(310)로 공급한다. 이때, 질량 유량 제어 장치(200)에서 유량 비율 제어 장치(100)로 공급되는 2종 이상의 가스들은 하나의 공급라인을 통해 서로 합쳐진 상태로 유량 비율 제어 장치(100)로 유입될 수 있다. 예를 들어, 질량 유량 제어 장치(200)로부터 공급되는 2종 이상의 가스들은 산소(O2) 가스, 육불화황(SF6) 가스, 질소(N2) 가스 및 아르곤(Ar) 가스로 마련될 수 있다. 그러나, 2종 이상의 가스는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 가스로 변경될 수 있다.1 , a flow rate control device 100 (hereinafter referred to as a 'flow rate control device 100') according to an embodiment of the present invention includes a mass flow control device (MFC: Mass Flow Controller, 200) and a semiconductor It is disposed between the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view illustrating an apparatus for controlling a flow rate ratio according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유량 비율 제어 장치(100)는 복수의 제어모듈(110)과, 분배모듈(120)을 포함한다.1 and 2 , the flow rate
복수의 제어모듈(110)은 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스를 미리 설정된 비율에 따라 프로세스 챔버(300)에 마련된 복수의 포트(310)에 공급할 수 있다.The plurality of
복수의 제어모듈(110)은 각각 내부에 흐르는 원료 가스의 유량을 계측하고, 원료 가스의 유량을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제어모듈(110)은 각각 내부에 원료 가스가 흐르는 유로, 유로에 배치되어 원료 가스의 압력차를 발생시키는 차압소자 및 유로와 연통되어 원료 가스가 배출되는 포트 등이 마련되는 블록바디(110A), 블록바디(110A)의 유로를 흐르는 원료 가스의 온도 또는 압력을 측정하도록 구성되는 유량센서(110B), 블록바디(110A)에 마련된 유로와 연통되고, 유로를 흐르는 원료 가스의 유량을 제어하도록 구성되는 제어밸브(110C) 및 유량센서(110B)를 통해 감지된 정보를 이용하여 실시간으로 유량 값을 산출하고, 산출된 실유량 값을 설정 유량 값과 비교하여 제어밸브(110C)를 제어하도록 구성되는 제어보드(110D)를 포함할 수 있다.The plurality of
또한, 복수의 제어모듈(110)은 외부장비와 통신 가능하고, 전체 제어모듈을 통합 제어하도록 구성되는 하나의 주 제어모듈(111)과, 하나의 주 제어모듈(111)과 전기적으로 연결되어 하나의 주 제어모듈(111)에 의해 개별 제어되는 복수의 종 제어모듈(112)을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 주 제어모듈(111)은 복수의 종 제어모듈(112)에서 포트(310)로 공급되는 원료 가스의 양을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어. 복수의 제어모듈(110)이 하나의 주 제어모듈(111)과, 세 개의 종 제어모듈(112)로 구성되고, 복수의 제어모듈(110)로 공급된 원료 가스의 총량이 100일 경우, 주 제어모듈(111)과 복수의 종 제어모듈(112) 간의 원료 가스 분배비는 30:70으로 설정될 수 있다. 여기서, 70의 비율을 차지하는 복수의 종 제어모듈(112)들 간의 원료 가스 분배비는 25:20:20으로 설정될 수 있다. 그러나, 주 제어모듈(111)에 의해 설정되는 원료 가스 분배비는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 원료 가스의 종류 또는 미리 설정된 제어 조건에 따라 변경될 수 있다.In addition, the plurality of
분배모듈(120)은 복수의 제어모듈(110) 및 질량 유량 제어 장치(200)와 연통되고, 질량 유량 제어 장치(200)를 통해 전단에서 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스를 혼합하여 복수의 제어모듈(110)로 분기 공급한다.The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치를 나타낸 정면도이다.3 is a front view showing a flow rate ratio control device according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 분배모듈(120)은 분배블록(121), 교반유닛(122) 및 원료 가스 유입포트(123)를 포함할 수 있다.2 and 3 , the
분배블록(121)은 분배블록(121)과 각 제어모듈(110)을 동시에 관통하면서 제어모듈(110)에 체결되는 체결수단을 통하여 복수의 제어모듈(110)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 체결수단은 소정의 길이를 가지며, 외주면에 나사산이 형성된 볼트의 형태로 마련될 수 있다. 이때, 분배블록(121)에는 복수의 제어모듈(110)에 마련된 체결공(미도시)과 연통되어 체결수단이 관통되는 복수의 관통공이 마련될 수 있다. The
또한, 분배블록(121)의 내부에는 원료 가스 유입포트(123)와 연통되어 외부, 즉, 질량 유량 제어 장치(200)를 통해서 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스를 복수의 제어모듈(110)로 안내하는 유로(121A)가 마련될 수 있다.In addition, the inside of the
유로(121A)는 원료 가스 유입포트(123)를 통해 내부로 유입되어 흐르는 원료 가스의 유동 방향을 적어도 1회 이상 변환시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유로(121A)는 'ㄷ' 구조로 마련될 수 있다. 이에, 원료 가스 유입포트(123)를 통해 내부로 유입되어 흐르는 원료 가스는 적어도 2회 이상 유동 방향이 변환된 후 복수의 제어모듈(110)로 유입될 수 있다.The flow path 121A may be configured to change the flow direction of the source gas flowing into the inside through the source
유로(121A)는 제1 유로(121A1), 제2 유로(121A2) 및 제3 유로(121A3)를 포함할 수 있다.The flow path 121A may include a first flow path 121A1 , a second flow path 121A2 , and a third flow path 121A3 .
제1 유로(121A1)는 원료 가스 유입포트(123)와 연통되고, 원료 가스 유입포트(123)를 통해 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스를 제1 방향(D1)으로 안내할 수 있다. 제1 방향(D1)은 복수의 제어모듈(110)이 등간격으로 이격 배치되는 분배블록(121)의 길이방향(X축 방향)에 대하여 평행한 방향일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 기준으로, 원료 가스 유입포트(123)는 제1 유로(121A1)의 우측과 연통되고, 원료 가스 유입포트(123)를 통해 내부로 유입된 원료 가스는 제1 유로(121A1)를 따라 우측에서 좌측으르 유동될 수 있다.The first flow path 121A1 communicates with the source
제2 유로(121A2)는 제1 유로(121A1)와 연통되고, 제1 유로(121A1)를 통과한 2종 이상의 원료 가스를 제1 방향(D1)에 대한 수직방향인 제2 방향(D2)으로 안내할 수 있다. 제2 방향(D2)은 분배블록(121)의 높이방향(Z축 방향)에 대하여 평행한 방향일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 기준으로, 제1 유로(121A1)를 통과하여 제2 유로(121A2)로 유입된 원료 가스는 제2 유로(121A2)를 따라 상측에서 하측으로 유동될 수 있다.The second flow path 121A2 communicates with the first flow path 121A1, and transfers two or more kinds of source gases that have passed through the first flow path 121A1 in a second direction D2 that is perpendicular to the first direction D1. can guide you The second direction D2 may be a direction parallel to the height direction (Z-axis direction) of the
제3 유로(121A3)는 제2 유로(121A2)와 연통되고, 제2 유로(121A2)를 통과한 2종 이상의 원료 가스를 제2 방향(D2)에 대한 수직방향인 제3 방향(D3)으로 안내할 수 있다. 그리고, 제3 유로(121A3)는 복수의 제어모듈(110)과 각각 연통되어 제3 방향(D3)으로 이동 중인 2종 이상의 원료 가스를 복수의 제어모듈(110)로 각각 공급할 수 있다. 제3 방향(D3)은 복수의 제어모듈(110)이 등간격으로 이격 배치되는 분배블록(121)의 길이방향(X축 방향)에 대하여 평행한 방향일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 기준으로, 제2 유로(121A2)를 통과하여 제3 유로(121A3)로 유입된 원료 가스는 제3 유로(121A3)를 따라 좌측에서 우측으로 유동되면서 복수의 제어모듈(110)에 순차적으로 유입될 수 있다.The third flow path 121A3 communicates with the second flow path 121A2, and transfers two or more kinds of source gases that have passed through the second flow path 121A2 in a third direction D3 that is perpendicular to the second direction D2. can guide you In addition, the third flow path 121A3 communicates with the plurality of
교반유닛(122)은 유로(121A)에 배치되고, 유로(121A)를 통과 중인 2종 이상의 원료 가스의 흐름을 변화시켜 2종 이상의 원료 가스를 혼합할 수 있다. 여기서, 원료 가스의 흐름을 변화시킨다는 것은 일 방향으로 흐르는 원료 가스를 분할, 결합 및 회전시켜 교반하는 것을 의미할 수 있다. The stirring
구체적으로, 교반유닛(122)은 제1 유로(121A1)에 배치되고, 원료 가스 유입포트(123)를 통해 내부로 유입된 2종 이상의 원료 가스의 흐름을 변화시켜 2종 이상의 원료 가스를 혼합할 수 있다. 이를 통하여, 교반유닛(122)은 2종 이상의 원료 가스가 제3 유로(121A3)로 유입되기 전, 즉, 복수의 제어모듈(110)로 유입되기 전에 2종 이상의 원료 가스를 혼합할 수 있다. 예를 들어, 교반유닛(122)은 금속 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene: 폴리테트라플루오로에틸렌) 또는 이들이 혼용된 소재로 마련될 수 있다. 그러나, 교반유닛(1220)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, PVC, PVDF, 스테인리스, CS, SUS, 메탈 합금 등 다양한 소재로 적용될 수 있다.Specifically, the stirring
교반유닛(122)은 길이방향을 따라 연속하여 배치되고, 원료 가스의 흐름을 변화시키도록 구성되는 복수의 교반 엘리먼트(122A)를 포함할 수 있다. 이에, 교반유닛(122)을 통과하는 원료 가스는 복수의 교반 엘리먼트(122A)와 유로를 형성하는 분배블록(121)의 내면에 마찰되면서 교반되고, 이를 통해 분할, 결합 및 반전 현상이 발생될 수 있다. 따라서, 복수의 교반 엘리먼트(122A)를 통과할수록 원료 가스의 분할은 증가하게 되고, 이를 통해 혼합비가 증가할 수 있다. 예를 들어, 복수의 교반 엘리먼트(122A)의 수량, 배열 및 형상은 유로의 길이 및 원료 가스의 종류 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The stirring
복수의 교반 엘리먼트(122A)는 유로(121A)를 통과하는 원료 가스의 점도 및 유속 등에 따라 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 교반 엘리먼트(122A)는 제1 유로(121A1)의 내경에 대응되는 외경의 크기를 가지며, 나선형상, 코로게이트(corrugate)형상, 그리드(grid)형상, 복수의 구멍이 형성된 원판 형상 등 다양한 형상으로 마련될 수 있다.The plurality of
또한, 교반유닛(122)의 길이방향(X축 방향)을 따라 연속 배치되는 복수의 교반 엘리먼트(122A)는 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 교반유닛(122)의 길이방향(X축 방향)을 따라 연속 배치되는 복수의 교반 엘리먼트(122A) 중 서로 이웃한 교반 엘리먼트(122A)들은 서로 다른 형상을 가질 수 있다. In addition, the plurality of
도 1 및 도 3을 참조하면, 원료 가스 유입포트(123)는 분배블록(121)의 외면에 배치되어 유로(121A)와 연통되고, 질량 유량 제어 장치(200)와 연결되어 질량 유량 제어 장치(200)로부터 공급된 2종 이상의 원료 가스를 유로(121A)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 원료 가스 유입포트(123)는 제1 유로(121A1)와 연통되어 질량 유량 제어 장치(200)를 통해서 전단에서 공급되는 원료 가스를 제1 유로(121A1)로 공급할 수 있다.1 and 3 , the source
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유량 비율 제어 장치의 분배모듈의 변형된 실시예를 나타낸 정면도이다.4 is a front view showing a modified embodiment of the distribution module of the flow rate ratio control device according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하면, 분배블록(121)의 내부에 형성된 제1 유로(121A1)는 서로 다른 내경의 크기를 가지는 복수의 구간(121A11, 121A12)을 포함할 수 있다. 3 and 4 , the first flow path 121A1 formed inside the
구체적으로, 제1 유로(121A1)는, 제1 방향(D1)으로 교반유닛(122)의 출입이 가능하도록 분배블록(121)을 관통하여 외부공간과 연통되고, 교반유닛(122)의 외경에 대응되는 내경의 크기를 가지는 제1-1 구간(121A11)과, 제2 유로(121A2)와 연통되고, 교반유닛(122)의 외경에 비해 작은 내경의 크기를 가지는 제1-2 구간(121A12)을 포함할 수 있다. 제1-1 구간(121A11)의 개구부(O2)에는 분배블록(121)에 체결되어 제1-1 구간(121A11)의 개구부(O2)를 폐쇄하는 기밀부재(121B)가 배치될 수 있다.Specifically, the first flow path 121A1 passes through the
상술한 제1 유로(121A1)와 같은 구조에 의하면, 제1-1 구간(121A11)과 제1-2 구간(121A12) 사이에는 단턱(STEP)이 형성된다.According to the same structure as the above-described first flow path 121A1 , a step STEP is formed between the 1-1 section 121A11 and the 1-2 section 121A12 .
단턱(STEP)은 교반유닛(122)의 단부를 지지하고, 교반유닛(122)이 제1 유로(121A1)에 삽입되는 과정에서 교반유닛(122)이 설정된 위치에 배치될 수 있도록 한다. 또한 단턱(STEP)은 원료 가스의 유동 시 교반유닛(122)의 유동을 제한할 수 있다.The step STEP supports the end of the stirring
분배모듈(120)은 제2 유로(121A2)에 배치되는 보조 교반유닛(124)을 더 포함할 있다.The
보조 교반유닛(124)은 교반유닛(122)과 동일한 형상의 교반 엘리먼트들을 구비하거나, 교반유닛(122)과 다른 형상의 교반 엘리먼트들을 구비할 수 있다. 보조 교반유닛(124)에 의해에, 원료 가스의 혼합성능이 극대화될 수 있다.The
제2 유로(121A2)는, 제2 방향(D2)으로 교반유닛(122)의 출입이 가능하도록 분배블록(121)을 관통하여 외부공간과 연통되고, 보조 교반유닛(124)의 외경에 대응되는 내경의 크기를 가지는 제2-1 구간(121A21)과, 제3 유로(121A3)와 연통되고, 보조 교반유닛(124)의 단부가 걸려 지지될 수 있는 단턱이 마련되도록 보조 교반유닛(124)의 외경에 비해 작은 내경의 크기를 가지는 제2-2 구간(121A22)을 포함할 수 있다. 제2-1 구간(121A21)의 개구부(O1)와, 제3 유로(121A3)의 개구부(O3)에는 각각 분배블록(121)에 체결되어 제2-1 구간(121A21)의 개구부(O1) 및 제3 유로(121A3)의 개구부(O3)를 폐쇄하는 기밀부재(121B)가 배치될 수 있다.The second flow path 121A2 passes through the
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 외부에서 유입된 2종 이상의 원료 가스가 균일한 조성으로 혼합된 후 복수의 제어모듈(110)로 공급됨에 따라, 유량 계측 정확도 및 정밀도가 향상되고, 항상 균일한 양과 균일한 조성비(혼합비)를 가지는 원료 가스가 프로세스 챔버(300)로 공급될 수 있다.As such, according to the embodiment of the present invention, as two or more kinds of raw material gases introduced from the outside are mixed in a uniform composition and then supplied to the plurality of
또한, 원료 가스의 흐름을 변화시키는 복수의 교반 엘리먼트(122A)를 구비하는 교반유닛(122)이 유로(121A)에 배치되므로, 원료 가스가 교반유닛(122)을 통과하는 과정에서 관성력이 높아져 난류가 발생되고, 이에 원료 가스가 효율적으로 혼합될 수 있다.In addition, since the stirring
또한, 교반유닛은 별도의 동력을 요하지 않고, 유로에 배치된 상태에서 유체의 흐름을 변화시켜 유체의 혼합을 유도하는 긴 막대 구조로 형성되므로, 동력발생구조를 갖는 교반수단에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제조 및 설치가 용이함은 물론, 강한 내구성 및 내부식성을 가질 수 있다.In addition, since the stirring unit does not require a separate power and is formed in a long rod structure that induces mixing of the fluid by changing the flow of the fluid in a state disposed in the flow path, the structure is relatively weak compared to the stirring means having a power generating structure. It is simple, easy to manufacture and install, and may have strong durability and corrosion resistance.
아울러, 전자 방식의 부품을 필요로 하지 않기 때문에, 오류의 발생 가능성이 낮고, 반영구적인 사용이 가능하여 비용을 절감할 수 있다.In addition, since electronic components are not required, the possibility of error occurrence is low, and it is possible to use semi-permanently, thereby reducing costs.
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 within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100. 유량 비율 제어 장치
110. 제어모듈
110A. 블록바디
110B. 유량센서
110C. 제어밸브
110D. 제어보드
111. 주 제어모듈
112. 종 제어모듈
120. 분배모듈
121. 분배블록
STEP. 단턱
121A. 유로
121A1. 제1 유로
121A11. 제1-1 구간
121A12. 제1-1 구간
121A2. 제2 유로
121A21. 제2-1 구간
121A22. 제2-1 구간
121A3. 제3 유로
D1. 제1 방향
D2. 제2 방향
D3. 제3 방향
121B. 기밀부재
122. 교반유닛
122A. 교반 엘리먼트
123. 원료 가스 유입포트
124. 보조 교반유닛
200. 질량 유량 제어 장치
300. 프로세스 챔버
310. 포트100. Flow rate control device
110. Control module
110A. block body
110B. flow sensor
110C. control valve
110D. control board
111. Main control module
112. Bell control module
120. Distribution module
121. Distribution block
STEP. step
121A. Euro
121A1. 1st Euro
121A11. Section 1-1
121A12. Section 1-1
121A2. 2nd Euro
121A21. Section 2-1
121A22. Section 2-1
121A3. 3rd Euro
D1. first direction
D2. second direction
D3. 3rd direction
121B. airtightness
122. Stirring unit
122A. stirring element
123. Source gas inlet port
124. Auxiliary stirring unit
200. Mass flow control device
300. Process Chamber
310. Port
Claims (7)
내부로 유입된 상기 2종 이상의 혼합된 원료 가스를 미리 설정된 비율에 따라 상기 복수의 포트에 공급하도록 구성되는 복수의 제어모듈; 및
상기 복수의 제어모듈 및 상기 질량 유량 제어 장치와 연통되고, 상기 질량 유량 제어 장치를 통해 내부로 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합하여 상기 복수의 제어모듈로 분기 공급하도록 구성되는 분배모듈을 포함하는, 유량 비율 제어 장치.A flow rate ratio control device disposed between a mass flow control device and a process chamber of a semiconductor manufacturing equipment and configured to supply a mixture of two or more kinds of raw material gases supplied from the mass flow control device to a plurality of ports provided in the process chamber, ,
a plurality of control modules configured to supply the two or more kinds of mixed source gases introduced therein to the plurality of ports according to a preset ratio; and
and a distribution module communicating with the plurality of control modules and the mass flow control device, configured to mix the two or more kinds of source gases introduced into the inside through the mass flow control device, and branchedly supply to the plurality of control modules; which, the flow rate control device.
상기 분배모듈은,
상기 복수의 제어모듈에 결합되고, 내부에 외부에서 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 복수의 제어모듈로 안내하도록 구성되는 유로가 마련되는 분배블록;
상기 유로에 배치되고, 상기 유로를 통과 중인 상기 2종 이상의 원료 가스의 흐름을 변화시켜 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합하도록 구성되는 교반유닛; 및
상기 분배블록의 외면에 배치되어 상기 유로와 연통되고, 상기 질량 유량 제어 장치와 연결되어 상기 질량 유량 제어 장치로부터 공급된 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 유로에 공급하도록 구성되는 원료 가스 유입포트를 포함하는, 유량 비율 제어 장치.According to claim 1,
The distribution module is
a distribution block coupled to the plurality of control modules and provided with a flow path configured to guide the two or more kinds of source gases introduced from the inside to the plurality of control modules;
a stirring unit disposed in the flow path and configured to mix the two or more types of source gases by changing the flow of the two or more types of source gases passing through the flow path; and
a source gas inlet port disposed on the outer surface of the distribution block to communicate with the flow path and connected to the mass flow control device to supply the two or more kinds of source gases supplied from the mass flow control device to the flow path which, the flow rate control device.
상기 유로는,
상기 원료 가스 유입포트와 연통되고, 상기 원료 가스 유입포트를 통해 내부로 유입된 상기 2종 이상의 원료 가스를 제1 방향으로 안내하도록 구성되는 제1 유로;
상기 제1 유로를 통과한 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 제1 방향에 대한 수직방향인 제2 방향으로 안내하도록 구성되는 제2 유로; 및
상기 제2 유로를 통과한 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 제2 방향에 대한 수직방향인 제3 방향으로 안내하고, 상기 복수의 제어모듈과 연통되어 상기 제3 방향으로 이동 중인 상기 2종 이상의 원료 가스를 상기 복수의 제어모듈로 공급하도록 구성되는 제3 유로를 포함하는, 유량 비율 제어 장치.3. The method of claim 2,
The flow path is
a first flow path communicating with the source gas inlet port and configured to guide the two or more kinds of source gas introduced into the inside through the source gas inlet port in a first direction;
a second flow path configured to guide the two or more kinds of source gases that have passed through the first flow path in a second direction that is perpendicular to the first direction; and
The two or more kinds of raw material gases that have passed through the second flow path are guided in a third direction that is perpendicular to the second direction, and the two or more kinds of raw materials are communicated with the plurality of control modules and are moving in the third direction. and a third flow path configured to supply gas to the plurality of control modules.
상기 제1 방향 및 상기 제3 방향은 상기 복수의 제어모듈이 등간격으로 이격 배치되는 상기 분배블록의 길이방향에 대하여 평행한 방향인, 유량 비율 제어 장치.4. The method of claim 3,
The first direction and the third direction are directions parallel to the longitudinal direction of the distribution block in which the plurality of control modules are arranged spaced apart at equal intervals, the flow rate ratio control device.
상기 교반유닛은,
상기 제1 유로에 배치되어 상기 2종 이상의 원료 가스가 상기 제3 유로로 유입되기 전에 상기 2종 이상의 원료 가스를 혼합하는, 유량 비율 제어 장치.4. The method of claim 3,
The stirring unit is
A flow rate ratio control device disposed in the first flow path to mix the two or more types of source gases before the two or more types of source gases are introduced into the third flow path.
상기 교반유닛은,
길이방향을 따라 연속 배치되는 복수의 교반 엘리먼트를 포함하고,
상기 복수의 교반 엘리먼트 중 서로 이웃한 교반 엘리먼트들은 서로 다른 형상을 가지는, 유량 비율 제어 장치.3. The method of claim 2,
The stirring unit is
Containing a plurality of stirring elements continuously arranged along the longitudinal direction,
Agitating elements adjacent to each other among the plurality of stirring elements have different shapes, flow rate control device.
상기 분배모듈에서 혼합된 상기 적어도 둘 이상의 가스들을 미리 설정된 비율에 따라 나누어 배출하도록 구성되는 복수의 제어모듈을 포함하고,
상기 분배모듈은,
상기 적어도 둘 이상의 가스들을 안내하도록 구성되는 복수의 유로; 및
상기 복수의 유로 중 적어도 하나의 내부에 설치되어 상기 적어도 둘 이상의 가스를 교반하도록 구성되는 적어도 하나의 교반유닛을 포함하는, 유량 비율 제어 장치.a distribution module configured to mix at least two or more gases introduced therein; and
A plurality of control modules configured to divide and discharge the at least two or more gases mixed in the distribution module according to a preset ratio,
The distribution module is
a plurality of flow passages configured to guide the at least two or more gases; and
and at least one stirring unit installed in at least one of the plurality of flow passages and configured to stir the at least two or more gases.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |