MFC

MFC (Mass Flow Controller)

반도체/디스플레이 제조 장비에 사용되는 장치 중 중요한 부분을 차지하는 MFC를 소개한다. 많은 장비에서 사용되지만 Etch, CVD 공정에서는 핵심 장치 중 하나이다.

장치의 기본 원리는 바람이 불어 기온이 내려가는 현상을 이용한다. 금속관에 입구와 출구에 온도계를 달고 바람(가스)를 통과시키고 통과할 때 발생한 입구와 출구의 온도차를 이용하여 흘러간 양을 계산해 낸다. 계산된 값으로 밸브를 조절하여 일정한 유량만 흐르게 조정하게 된다. 

MFC는 입구와 출구의 온도 차이를 계산하기 방식으로 한쪽으로 흘려야 되므로 방향성을 가지게 된다. 또한 가스의 종류에 따라 온도가 내려가는 비율이 다르기 때문에 가스마다 다른 MFC를 사용하거나 MFC의 재설정하여 사용해야 한다.

 

MKS사의 MFC

 

BROOKS사의 MFC (MFC마다 상세한 설명이 표기되어 있다.)

MFC의 주 목적은 가스가 지정된 정확한 유량만 흐르도록 조절하는 것이다. 앞쪽 챔버의 압력이 변하거나 뒤쪽의 공급 가스 압력이 변한다거나 하는 경우에도 설정한 정확한 유량만 흘러야 한다. 좀 더 정확한 유량을 유지하기 위하여 MFC 앞뒤로 Valve와 Regulator 등을 설치하게 된다. 

실제로 구성된 Gas box

여기서 사용되는 용어는 다음과 같다.

• sccm : Standard Cubic Centimeter per Minute의 약자로 분당 흐르는 입방센티미터
• slm   : Standard liter per Minute 분당 흐르는 리터
• MFC는 사용 가스의 이름과 최대 유량을 붙여 부른다. (Ar 2000 짜리 MFC)
• 1000 sccm = 1 liter 

 

MFC는 격리된 BOX에 구성된다. 

챔버에 가스 압력을 조절하기 위해서는 APC(Automatc Pressure Controller, 자동압력조절기)를 추가로 설치하여 일정한 가스를 투입 후 APC를 이용하여 압력을 조절하는 Down stream 방식을 주로 사용한다. 가스의 흐름으로 보면 아래쪽에서 밸브를 조절하여 압력을 조절하는 방식이다.

MFC는 공정중 사용되는 Gas의 수만큼 사용된다. (1GAS=1MFC)

 

MFC가 제공하는 핵심 기능은 다음과 같다.

• 설정값 (SV:Setpoint Value) 
• 현재값 (PV:Process Value)
• 영점조정 (Zero Calibration)
• 알람 (Warning & Alarm)
• 기타 필요한 기능 (Full open/close, Ramping up/down등)