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기획특집 <특집: 매스플로우 컨트롤러의 최신 동향>유량 표준 기술의 개발과 제품에 대한 적용

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작성자 댓글 0건 조회 165회 작성일 20-06-09 14:41

본문

그림 1. 1차 유량 표준기 칭량법 측정 시스템 SRoGs

 

서론

당사는 반도체 제조 분야 중심의 시장을 대상으로 매스플로우 컨트롤러를 비롯한 유체 계측 제어 기기의 제조 판매사다. 반도체 디바이스의 미세화고집적화를 비롯한 화학 분석 분야 등 각 애플리케이션의 고도화에 따라 가스액체 재료의 계측 제어 기술 고정밀도화나 계측 결과 신뢰성 향상에 대한 요구가 높아지고 있다.


일반적으로 매스 플로우 컨트롤러는 사양에서의 유체와 다른 유체를 이용하여 컨버전 팩터 등의 사양 가스에 관한 환산 데이터를 통해 조정될 때가 많다. 이 때문에 고정밀도화와 계측 결과의 신뢰성 향상을 위해서는 기기의 고성능화와 함께 고도의 측정 및 신뢰성이 높은 환산 데이터의 조정이 중요하다.


이 목적을 달성하기 위해 당사의 교토 후쿠치야마 테크놀로지 센터를 중심으로 아래 내용을 실행하고 있다.

계량 계측 트레이서빌리티를 확보한 칭량법 측정 시스템을 1차 유량 표준으로 개발

반도체 프로세스 가스의 유량 측정에 관하여 측정 결과의 신뢰성 확보를 위한 표준화

이와 함께 에 관한 계측 결과의 신뢰성 보증을 확실하게 하게 위해 ISO/IEC 17025 인정 중 하나인 NVLAP 인정1) 취득했다.

 

칭량법 측정 시스템의 개발(Gravimetric system SRoGS)

고도의 측정을 위해 개발한 칭량법 측정 시스템(Gravimetric system, 이하 SRoGS라 함)의 개략적인 구성은 <그림 1>과 같다. SRoGS에 의해 유량계를 교정하는 경우에는 <그림 1>의 실린더 안에 가스를 봉입한 후 유량계를 통해 가스를 측정 용기에서 흘려보내고 그때 시간에 따른 측정 용기의 질량 감소를 전자저울과 GPS Timer으로 계측함으로써 질량 유량을 측정하여 실험체 출력과 비교한다.


이 측정 시스템은 같은 종류의 양(질량 유량 g/min)의 측정 표준이 아니라 질량(kg, g)과 시간(s, min)의 측정 표준을 이용할 뿐만 아니라 JIS Z 81032019 계측 용어 413항의 1(측정)표준에 상당한다.

 

NVLAP 인정 취득

보다 더 확실한 칭량법 측정 시스템에 의한 교정을 위해 ISO/IEC17025 인정 중 하나인 NVLAP 인정을 국제 상호 승인 협정(ILACMRA)으로 취득했다.

여기에서 NVLAP란 미국 국립 표준기술연구소(National Institute of Standaras and T echnology, 이하 NIST)가 운영하는 인정 기관 National Voluntary Laboratory Accreditation Program의 약칭이다


인정을 위한 순서는 아래와 같다.

a) 인정을 받는 범위의 결정

SRoGS에 의한 교정 및 SRoGS에 의해 교정한 표준기에 의한 교정

b) 문서류의 정비

c) 교정의 타당성 확인

d) 관리 시스템 정비

e) 인정의 신청

자세한 내용은 아래와 같다.

c) 교정의 타당성 확인

c1) SRoGS에 의한 교정의 타당성 평가

① 비교에 이용하는 기기(Transfer Device) 결정

이번에는 압력식 매스 플로우 모듈 Criterion D500을 사용했다.

SRoGS에서 Transfer Device를 교정하여 불확실성을 평가한다.

Transfer DeviceNISTFluid Metrology Group에 교정 결과와 함께 송부해둔다. 동시에 NVLAP에도 교정 결과를 송부해 둔다. 이것은 공정을 기하기 위한 필수 사항이다.

에서의 교정 결과와 NIST Fluid MetrologyGroup에서의 교정 결과를 통해 퍼포먼스 평가를 했다. 퍼포먼스 평가란 NIST의 결과에 비추어 당사의 교정이 어느 정도의 퍼포먼스를 발휘하고 있는지를 평가하는 것이며, NIST측에서 실시되었다. 그 지표에 대해서는 ISO/IEC17043: 2010 부속서 B에 있는 En(En number)를 상댓값으로 변환한 <수식 1>에 따랐다.

0adb2e547ed35f4e909bab2c2a81fe74_1591681004_01.jpg ...(1)



결과는 <1>과 같다.

Enㅣ≤1 만족스러운 퍼포먼스 (합격)

En>1 불만족스러운 퍼포먼스(불합격)

여기에,

qmSTEC: STEC에서의 질량 유량 측정 결과

qmNIST: NIST에서의 질량 유량 측정 결과

qm:(STEC에서의 결과-NIST의 결과)의 상댓값

USTEC: STEC에서의 결과의 상대 확장 불확실성(Expanded Relative Uncertainty)

UNIST: NIST에서의 결과의 상대 확장 불확실성

UTS: Transfer Device에 기인하는 상대 확장 불확실성

c2) SRoGS에 의해 교정한 표준기(Working Standard, 이하 실용 표준기라 함)에 의한 교정의 타당성 평가  


0adb2e547ed35f4e909bab2c2a81fe74_1591681250_58.jpg
1. 시험소 간 비교와 퍼포먼스 평가 결과(발췌)

 


...(후략)




奥山 隆弘 / 호리바에스텍

본 기사는 2020년 6월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본, 일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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