1. 서 론

매스 플로우 컨트롤러(MFC: Mass Flow Controller)는 매스 플로우 미터(질량 유량계)와 컨트롤 밸브(조절 밸브)를 결합한 유량 측정·제어 기기로, 다양한 유량 범위와 압력 조건에서 여러 종류의 가스 및 액체 유량을 정밀하게 측정하고 제어하는 데 사용된다. 반도체 공정에서는 원료 가스 공급 및 퍼지(Purge) 공정을 위해 다양한 가스와 액체를 정밀하게 계측·제어하여 공급하는 것이 필수적이며, 일본을 비롯한 국내외 여러 제조업체에 다양한 MFC 제품을 제공하고 있다.

본고에서는 네덜란드에 본사를 둔 브롱코스트(BronkhorstⓇ)의 MFC 제품을 중심으로, 반도체 공정에서의 적용 사례를 소개한다.

2. LED 제조 공정에서의
열 MFC를 이용한 유량 제어

MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)는 LED 핵심 공정 중 하나로, 하나 또는 여러 종류의 유기금속 화합물을 운반 가스(Carrier gas)를 통해 웨이퍼 표면으로 이송한다. 이들 화합물은 웨이퍼 상에서 열분해되어 매우 얇은 결정층을 형성한다. 축적되는 화합물의 종류(대부분 질화물 계열)에 따라 발광 파장이 달라지며, 적색, 녹색 또는 청색으로 발광하는 LED가 구현된다.

대만의 한 대형 TV용 LED 제조업체는 수소(H2)를 캐리어 가스로 사용하는 MOCVD 공정을 적용하고 있으며, 공정 개선과 LED 품질 향상을 위해 캐리어 가스의 유량을 정밀하게 측정·제어할 수 있는 솔루션이 필요했다. 공급되는 가스 유량은 LED 소자의 퇴적(성장) 속도와 직접적으로 연관되므로, 공정 안정화와 품질 향상을 위해서는 신뢰성과 재현성이 우수한 캐리어 가스 공급이 필수적이다. 또한, 유량 설정 변경 시의 추종성도 중요하다.
1) MOCVD 용도에서의 요구 사항
•캐리어 가스(H2)의 안정 제어(정상 운전 시)
•고속 응답(유량 설정 변경 시) 특성
•애프터 서비스 체제(프로세스 환경에 따른 장비 설정 최적화, 다운타임 감소)

2) EL-FLOW Metal Sealed 시리즈
MFC의 특징
•뛰어난 제어 안정성[±0.05% FS typical(1 slm N2)]

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⇒ 본고는 월간지 ‘計測技術’(일본, 일본공업출판주식회사 발행)
2025년 12월호(특집)를 번역·전재한 것입니다. 본 기사의 무단 전재 및 복사는 저작권법상 금지되어 있습니다.

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