KR20120030668A - 질량 유량계의 캘리브리이팅 장치 - Google Patents
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Abstract
질량 유량계의 캘리브레이팅 장치는 캘리브레이션 블럭, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 온도 센서 및 압력 센서를 포함한다. 캘리브레이션 블럭은 질량 유량계의 유로와 연통되고 캘리브레이션 가스가 흐르는 캘리브레이션 유로를 갖는다. 제 1 밸브는 상기 캘리브레이션 유로의 입구에 배치된다. 제 2 밸브는 상기 제 1 밸브와 상기 질량 유량계 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 1 체적을 한정한다. 제 3 밸브는 상기 질량 유량계와 상기 캘리브레이션 유로의 출구 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 2 체적을 한정한다. 온도 센서는 상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 온도를 각각 측정한다. 압력 센서는 상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 압력을 각각 측정한다. 따라서, 캘리브레이팅 장치는 여러 종류의 질량 유량계에 대한 호환성을 갖게 된다.
Description
본 발명은 질량 유량계의 캘리브리이팅 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 제조 공정에서 공정 유체의 유량을 제어하는 질량 유량계를 캘리브레이팅하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정에 다양한 종류의 유체들이 사용된다. 이러한 공정 유체들은 기 설정된 유량대로 반도체 제조 장치에 제공되어야만, 원하는 반도체 소자를 제조할 수가 있게 된다.
따라서, 반도체 제조 라인에는 공정 유체의 유량을 정확하게 제어하기 위한 질량 유량계가 사용된다. 또한, 전술된 바와 같이, 여러 가지 종류의 공정 유체들이 사용되므로, 이에 맞는 여러 종류의 질량 유량계가 반도체 제조 라인에 사용되고 있다.
질량 유량계의 유량 제어는 반도체 제조 수율에 큰 영향을 미치므로, 질량 유량계가 공정 유체의 유량을 정확하게 제어하는지 여부를 주기적으로 확인하는 작업이 요구된다. 이러한 작업에 캘리브리이팅 장치가 사용된다.
종래의 캘리브레이팅 장치는 오리피스를 이용한다. 이로 인하여, 유체의 흐름에 대한 응답 특성이 느리다는 단점이 있다. 아울러, 질량 유량계의 캘리브레이팅을 하기 위한 별도의 압력 챔버를 포함한다. 이로 인하여, 종래의 캘리브레이팅 장치는 매우 고가여서, 생산자에게 큰 부담이 되어 왔다.
또한, 종래의 캘리브레이팅 장치는 질량 유량계별 호환성을 갖고 있지 않다. 즉, 서로 다른 유로 체적을 갖는 질량 유량계들과 대응하는 구조를 갖는 복수개의 캘리브레이팅 장치를 구비할 것이 요구된다.
본 발명은 별도의 압력 챔버가 필요하지 않으면서 빠른 응답 특성을 가지면서 여러 가지 종류의 질량 유량계에 대해 호환성을 갖는 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치는 캘리브레이션 블럭, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 온도 센서 및 압력 센서를 포함한다. 캘리브레이션 블럭은 질량 유량계의 유로와 연통되고 캘리브레이션 가스가 흐르는 캘리브레이션 유로를 갖는다. 제 1 밸브는 상기 캘리브레이션 유로의 입구에 배치된다. 제 2 밸브는 상기 제 1 밸브와 상기 질량 유량계 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 1 체적을 한정한다. 제 3 밸브는 상기 질량 유량계와 상기 캘리브레이션 유로의 출구 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 2 체적을 한정한다. 온도 센서는 상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 온도를 각각 측정한다. 압력 센서는 상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 압력을 각각 측정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캘리브레이션 블럭은 여러 종류의 상기 질량 유량계들이 착탈 가능하게 장착되는 수용 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 체적은 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 상기 캘리브레이션 유로 부분의 체적을 포함할 수 있다. 상기 제 2 체적은 상기 제 1 밸브와 상기 제 3 밸브 사이의 상기 캘리브레이션 유로 부분과 상기 질량 유량계의 유로를 합산한 체적을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 온도 센서는 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 압력 센서는 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 배치될 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 질량 유량계의 유로에 따라 변하는 캘리브레이션 유로의 체적을 감지하여 캘리브레이션 가스의 유량을 측정한다. 측정된 유량을 질량 유량계가 측정한 유량과 비교하여, 질량 유량계를 캘리브레이팅하게 된다. 따라서, 캘리브레이션 유로의 체적 변화를 감지하여 질량 유량계를 캘리브레이팅하게 되므로, 별도의 압력 챔버가 필요하지 않다. 또한, 여러 가지 질량 유량계의 유로들에 따른 체적 변화를 이용하게 되므로, 캘리브레이팅 장치는 여러 종류의 질량 유량계에 대한 호환성을 갖게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 질량 유량계를 캘리브레이팅하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 2는 도 1의 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 질량 유량계를 캘리브레이팅하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치(100)는 캘리브레이션 블럭(110), 제 1 밸브(120), 제 2 밸브(130), 제 3 밸브(140), 온도 센서(150) 및 압력 센서(160)를 포함한다.
캘리브레이션 블럭(110)은 질량 유량계(C)를 수용하는 구조를 갖는다. 본 실시예에서, 여러 가지 종류의 질량 유량계(C)들이 캘리브레이션 블럭(110)에 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 복수개의 질량 유량계(C)들이 캘리브레이션 블럭(110)에 동시에 장착될 수 있다. 즉, 캘리브레이션 블럭(110)은 여러 가지 종류, 예를 들면 서로 다른 체적의 내부 통로들을 갖는 질량 유량계(C)들에 대해서 호환성을 갖는다.
캘리브레이션 블럭(110)은 캘리브레이션 유로(112)를 갖는다. 캘리브레이션 유로(112)는 캘리브레이션 블럭(110)에 장착된 질량 유량계(C)의 유로(P)와 연통된다. 질량 유량계(C)의 캘리브레이션을 위한 캘리브레이션 가스가 캘리브레이션 유로(112)의 입구로부터 질량 유량계(C)의 유로(P)를 거쳐 캘리브레이션 유로(112)의 출구를 통해 흐르게 된다. 본 실시예에서, 캘리브레이션 가스는 질소 등과 같은 불활성 가스를 포함할 수 있다.
제 1 밸브(120)는 캘리브레이션 유로(112)의 입구에 배치된다. 제 2 밸브(130)는 제 1 밸브(120)와 질량 유량계(C) 사이에 있는 캘리브레이션 유로(112) 부분에 배치된다. 제 1 밸브(120)와 제 2 밸브(130)는 캘리브레이션 유로(112)의 제 1 체적(V1)을 한정한다.
제 3 밸브(140)는 캘리브레이션 유로(112)의 출구에 배치된다. 즉, 제 3 밸브(140)는 질량 유량계(C)를 지난 캘리브레이션 유로(112)의 출구에 배치된다. 제 1 밸브(120)와 제 3 밸브(140)는 캘리브레이션 유로(112)의 제 2 체적(V2)을 한정한다. 제 2 체적은 제 1 밸브(120)와 제 3 밸브(140) 사이에 있는 캘리브레이션 유로(112)의 체적과 질량 유량계(C)의 유로(P)의 체적을 합산한 체적이다.
온도 센서(150)는 캘리브레이션 유로(112)를 흐르는 캘리브레이션 가스의 온도를 측정한다. 본 실시예에서, 온도 센서(150)는 제 1 체적(V1) 내에서 캘리브레이션 유로(112) 내를 흐르는 캘리브레이션 가스의 제 1 온도(T1), 및 제 2 체적(V2) 내에서 캘리브레이션 유로(112) 내를 흐르는 캘리브레이션 가스의 제 2 온도(T2)를 각각 측정한다. 따라서, 온도 센서(150)는 제 1 밸브(120)와 제 2 밸브(130) 사이에 배치된다.
압력 센서(160)는 캘리브레이션 유로(112)를 흐르는 캘리브레이션 가스의 압력을 측정한다. 본 실시예에서, 압력 센서(160)는 제 1 체적(V1) 내에서 캘리브레이션 유로(112) 내를 흐르는 캘리브레이션 가스의 제 1 압력(P1), 및 제 2 체적(V2) 내에서 캘리브레이션 유로(112) 내를 흐르는 캘리브레이션 가스의 제 2 압력(P2)을 각각 측정한다. 따라서, 압력 센서(160)는 제 1 밸브(120)와 제 2 밸브(130) 사이에 배치된다. 특히, 압력 센서(160)는 온도 센서(150)와 제 2 밸브(130) 사이에 배치된다.
부가적으로, 레률레이터(170)가 캘리브레이션 유로(112)의 입구에 배치되어, 캘리브레이션 유로(112)로 공급되는 캘리브레이션 가스를 제어할 수도 있다.
캘리브레이션 컨트롤러(미도시)는 온도 센서(150)와 압력 센서(160)에서 측정한 온도들과 압력들을 이용해서 캘리브레이션 통로(112)를 통해 흐르는 캘리브레이션 가스의 유량을 산출한다. 캘리브레이션 컨트롤러는 산출된 가스 유량을 질량 유량계(C)가 측정한 캘리브레이션 가스의 유량과 비교하여, 질량 유량계(C)를 캘리브레이팅한다.
도 3 및 도 4는 질량 유량계를 캘리브레이팅하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 제 2 밸브(130)는 폐쇄한 상태에서 제 1 밸브(120)를 개방한다. 그러면, 캘리브레이션 가스가 제 1 체적(V1)을 갖는 캘리브레이션 유로(112) 부분을 채우게 된다.
온도 센서(150)가 캘리브레이션 가스의 제 1 온도(T1)를 측정한다. 또한, 압력 센서(160)가 캘리브레이션 가스의 제 1 압력(P1)을 측정한다. 여기서, 제 1 체적(V1)은 캘리브레이션 블럭(110) 설계에 의해 미리 정해져 있으므로, 제 1 체적(V1)은 알고 있는 값이다. 또한, 캘리브레이션 유로(112)의 전체 체적도 알고 있는 값이다.
도 4를 참조하면, 제 3 밸브(140)는 폐쇄한 상태에서 제 2 밸브(130)를 개방한다. 그러면, 캘리브레이션 가스가 제 2 체적(V2)을 갖는 캘리브레이션 유로(112) 부분과 및 질량 유량계(C)의 유로(P)를 채우게 된다. 이때, 질량 유량계(C)가 캘리브레이션 가스의 유량을 측정한다.
온도 센서(150)가 캘리브레이션 가스의 제 2 온도(T2)를 측정한다. 또한, 압력 센서(160)가 캘리브레이션 가스의 제 2 압력(P2)을 측정한다. 여기서, 제 2 체적(V2)은 질량 유량계(C)의 유로(P) 체적을 포함하고 있으므로, 제 2 체적(V2)은 미지수이다. 즉, 여러 가지 종류, 예를 들면 유로 체적들이 서로 다른 질량 유량계(C)들이 캘리브레이션 블럭(110)에 장착되므로, 제 2 체적(V2)은 상수가 아닌 변수가 된다.
제 2 체적(V2)은 다음과 같은 식을 통해서 산출할 수 있다.
P1V1/T1 = P2V2/T2
제 2 체적(V2)을 제외한 나머지 변수들의 값은 모두 알고 있으므로, 상기 식을 통해서 제 2 체적(V2)을 손쉽게 산출할 수 있다. 따라서, 제 1 체적(V1)을 갖는 캘리브레이션 유로(112)와 제 2 체적(V2)을 갖는 캘리브레이션 유로(112) 간의 온도차와 압력차를 산출할 수가 있다.
캘리브레이션 컨트롤러는 이상기체 방정식을 이용해서 산출된 온도차와 압력차로부터 캘리브레이션 가스의 실제 유량을 정확하게 산출한다. 캘리브레이션 컨트롤러는 산출된 캘리브레이션 가스의 실제 유량을 질량 유량계(C)가 측정한 유량과 비교하여, 실제 유량에 일치하도록 질량 유량계(C)를 보정하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 질량 유량계의 유로에 따라 변하는 캘리브레이션 유로의 체적을 감지하여 캘리브레이션 가스의 유량을 측정한다. 측정된 유량을 질량 유량계가 측정한 유량과 비교하여, 질량 유량계를 캘리브레이팅하게 된다. 따라서, 캘리브레이션 유로의 체적 변화를 감지하여 질량 유량계를 캘리브레이팅하게 되므로, 별도의 압력 챔버가 필요하지 않다. 또한, 여러 가지 질량 유량계의 유로들에 따른 체적 변화를 이용하게 되므로, 캘리브레이팅 장치는 여러 종류의 질량 유량계에 대한 호환성을 갖게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 캘리브레이션 블럭 112 ; 캘리브레이선 유로
120 ; 제 1 밸브 130 ; 제 2 밸브
140 ; 제 3 밸브 150 ; 온도 센서
160 ; 압력 센서
120 ; 제 1 밸브 130 ; 제 2 밸브
140 ; 제 3 밸브 150 ; 온도 센서
160 ; 압력 센서
Claims (5)
- 질량 유량계의 유로와 연통되고 캘리브레이션 가스가 흐르는 캘리브레이션 유로를 갖는 캘리브레이션 블럭;
상기 캘리브레이션 유로의 입구에 배치된 제 1 밸브;
상기 제 1 밸브와 상기 질량 유량계 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 1 체적을 한정하는 제 2 밸브;
상기 질량 유량계와 상기 캘리브레이션 유로의 출구 사이에 배치되어, 상기 캘리브레이션 유로의 제 2 체적을 한정하는 제 3 밸브; 및
상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 온도를 각각 측정하기 위한 온도 센서; 및
상기 제 1 체적과 상기 제 2 체적 내에서 상기 캘리브레이션 가스의 압력을 각각 측정하기 위한 압력 센서를 포함하는 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 캘리브레이션 블럭은 여러 종류의 상기 질량 유량계들이 착탈 가능하게 장착되는 수용 구조를 갖는 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 체적은 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이의 상기 캘리브레이션 유로 부분의 체적을 포함하고, 상기 제 2 체적은 상기 제 1 밸브와 상기 제 3 밸브 사이의 상기 캘리브레이션 유로 부분과 상기 질량 유량계의 유로를 합산한 체적을 포함하는 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 배치된 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압력 센서는 상기 제 1 밸브와 상기 제 2 밸브 사이에 배치된 질량 유량계의 캘리브레이팅 장치.
Priority Applications (1)
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| KR1020100092319A KR20120030668A (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 질량 유량계의 캘리브리이팅 장치 |
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| KR1020100092319A KR20120030668A (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 질량 유량계의 캘리브리이팅 장치 |
Publications (1)
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ID=46134535
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| KR1020100092319A KR20120030668A (ko) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | 질량 유량계의 캘리브리이팅 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102819261A (zh) * | 2012-08-06 | 2012-12-12 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种数据校准方法及装置 |
| CN107519773A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-12-29 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 带校准的大浓度范围标准气配气仪及其校准方法 |
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2010
- 2010-09-20 KR KR1020100092319A patent/KR20120030668A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN102819261B (zh) * | 2012-08-06 | 2015-01-21 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种数据校准方法及装置 |
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| CN107519773B (zh) * | 2017-08-23 | 2023-11-03 | 力合科技（湖南）股份有限公司 | 带校准的大浓度范围标准气配气仪及其校准方法 |
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