COMIZOA 초음파 유량 제어기 ‘COMI-ULFC’

유량계는 기체 또는 액체의 단위 시간당 유량(질량 또는 체적)을 측정하 는데 사용되는 장치로, 주로 정확한 유량 모니터링이나 유량 제어를 위하 여 사용된다. 여기에는 마그네틱 유량계, 코리올리 유량계, 초음파 유량 계, 차압 유량계, 용적식 유량계, 터빈 유량계, 와류 유량계, 기타 유량계 등 다양한 종류의 유량계가 있다.

커미조아의 ‘COMI-ULFC’는 초음파 유량제어기로, 한쌍의 초음파 센서 를 이용한 유량계센서, 유량계측 및 제어를 통합한 유량제어기로 구성되며 반도체 제조공정에서 사용되는 다양한 약액의 유량계측 및 제어에 사용될 수 있다. 유량계 센서부는 약액과의 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여 반도체 미세공정에 필수적인 파티클 오염 문제를 해소하였으며 내열 성 및 내화학성이 우수한 PFA(Perfluoroalkoxy) 소재로 개발했다.

유량계 계측 및 제어부는 초음파 구동신호발생, 초음파 수신신호 ADC (Analog Digital Conversion), 신호처리 및 TOF(Time Of Flight), 유량계 산을 수행하며 기존 시스템들과는 다르게 원칩 솔루션(onechip solution) 으로 개발되어 개별 회로 구성에 따른 노이즈와 타이밍 문제를 해소했다. 또 아날로그 출력을 통한 공압밸브를 제어하는 방식과 스 텝드라이버를 통한 스텝모터 구동 밸브를 제어하는 방식 을 지원하여 사용자가 원하는 유량을 제어할 수 있다. 인터페이스부는 상위 컴퓨터와 EtherCAT 또는 RS485 통신을 통하여 연결되어 파라미터 설정 및 제어, 실시간 모니터링을 수행할 수 있다.

유량계 센서부

유량계 계측부에서 초음 파 센서에 발진 신호를 인 가하면 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하 여 반대쪽 센서에 전달된 다. 반대쪽 센서는 기계적 에너지를 전기적 에너지 로 변환하고 계측부에서 는 수십~수백 mV 크기의 신호가 계측된다. 초음파 TOF(Time of Flight) 계측시 최 적의 수신파형 강도와 형상을 위하여 센서의 임피던스 매 칭 방법과 센서 내부 관로의 형상이 결정되었다.

• Inline U-Tube Type 유량계 센서

- 반도체 장비에서 주로 사용되는 U-Type 초음파 유량계 - 2MHz 초음파 센서 모듈
- 유량계측 범위 : 30 ~ 2000 ml/min
- 계측 정밀도 : 0.03 ~ 0.5 L/min : ± 5 mL/min, 0.5 ~ 2.0 L/min : ± 1% of RD

• ESD 방전용 유량계 센서

약액과 PFA 튜브 내외부에 축적된 정전하를 외부 접지로 유도할 수 있도록 대전방지 PFA 적용


유량계 계측 및 제어부

초음파 센서에 발진 신호를 인가 및 수신신호 고속 ADC를 수행 하며, 획득된 Upstream 및 Downstream ADC 데이터에 대한 신호처리 및 실시간 파형분석을 통하여 초음파의 TOF(Time of Flight)를 계산하고 이로부터 유량을 산출한다. 유량계산시 유량 및 온도에 따른 보정을 수행한다. 계측된 유량을 기반으로 사용자가 요구하는 유량을 제어하기 위한 출력 값을 산출한다. 일반적으로 반도체 장비에 사용되는 유 량조절용 제어 밸브는 공압 또는 스텝모터를 사용하므로 공압 제 어용 아날로그 출력 신호 방식과 스텝모터 제어용 스텝드라이버 방식을 선택할 수 있다.

유량계 인터페이스부

국내 최초 ETG.5003 표준 EtherCAT 통신을 적용한 유량제어기: 반도체 장비 제조 공급 업체 시장은 산업용 통신 프로토콜을 위해 EtherCAT을 표준화하고 있다. Applied Materials, ASML, Lam Research 및 Tokyo Electron과 같은 대형 반도체 장비 회사는 EtherCAT Technology Group(ETG)과 협력하여 이 표준화를 주 도하고 있다. 이 표준화를 통하여 표준에 정의된 일치된 데이터 구조 및 동기화 모드를 통해 장치를 보다 쉽게 교체하고 유지·보 수 할 수 있도록 한다. 이는 자동화 장치 제조업체가 반도체 시장 에 판매하려는 제품에 EtherCAT 기능을 구현해야 함을 의미한 다. 커미조아는 국내 최초로 ETG.5003 표준에 따라 유량계 제어 기를 개발하였다.

자료제공: 커미조아(www.comizoa.co.kr)