KR100669092B1 - 공기 중의 파티클 모니터링 장치 - Google Patents

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Abstract

유량 표시기를 갖는 파티클 모니터링 장치에 있어서, 상기 유량 표시기는 공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브의 하부에 수직 방향으로 결합되며, 상기 샘플링 프로브는 샘플링 튜브를 통하여 파티클 카운터와 연결된다. 상기 유량 표시기는 내부 공간을 갖는 실린더 형상의 하우징과, 상기 하우징 내에서 수직 방향으로 이동 가능하게 배치되는 부표를 포함한다. 상기 하우징은 하부 흡입구를 갖는 하부 캡과, 상부 배출구를 갖는 상부 캡과, 상기 하부 캡과 상부 캡 사이에 결합되어 상기 부표를 관측하기 위한 투명 튜브를 포함한다. 따라서, 상기 파티클 카운터로 제공되는 공기 샘플의 유량은 상기 부표를 관측함으로써 용이하게 판단될 수 있다.

Description

공기 중의 파티클 모니터링 장치{Apparatus for monitoring particles in air}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유량 표시기를 갖는 파티클 모니터링 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 샘플링 프로브와 유량 표시기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하부 캡을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 상부 캡을 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 투명 튜브를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 안내 부재와 배출관을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7 및 도 8은 도 3에 도시된 하부 캡의 다른 예들을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 9는 도 2에 도시된 부표를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 유량 표시기를 설명하기 위한 수직 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 유량 표시기를 설명하기 위한 수평 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 10에 도시된 하부 캡의 다른 예를 설명하기 위한 사시 도이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 유량 표시기를 설명하기 위한 수직 단면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 유량 표시기를 설명하기 위한 수평 단면도이다.
도 16은 도 14에 도시된 부표를 설명하기 위한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 파티클 모니터링 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 파티클 모니터링 장치 12 : 샘플링 프로브
14 : 파티클 카운터 16 : 샘플링 튜브
100 : 유량 표시기 110 : 하우징
112 : 하부 캡 114 : 상부 캡
116 : 투명 튜브 120 : 부표
130 : 안내 부재 140 : 배출관
본 발명은 유량 표시기를 갖는 공기 중의 파티클 모니터링 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 클린룸 내의 공기로부터 공기 샘플을 흡입하여 상기 공기 샘플에 포함된 파티클들을 카운트하는 파티클 모니터링 장치와 상기 공기 샘플의 유량을 표시하기 위한 유량 표시기에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 반도체 장치의 제조 공정은 일반적으로 널리 알려진 클린룸에서 수행된다. 상기 클린룸은 공기 중의 먼지와 같은 파티클들이 작업물, 예를 들면 반도체 기판을 오염시키는 것을 방지하기 위하여 사용되며, 상기 클린룸의 내부 환경은 파티클들의 농도로 표현되는 청정도 클래스에 기초하여 관리될 수 있다.
상기 클린룸의 청정도를 관리하기 위하여 클린룸에서 샘플링된 공기 샘플에 포함된 파티클들의 수량을 카운트하기 위한 다양한 측정 장치들이 사용되고 있다. 예를 들면, 알코올의 기화 과정에서 파티클의 크기가 증가하는 원리를 이용한 응축 형 파티클 카운터(condensation particle counter), 공기 샘플로 레이저 빔을 조사하여 상기 공기 샘플에 포함된 파티클에 의해 산란된 광의 세기를 측정하는 광학 파티클 카운터(optical particle counter) 등이 널리 사용되고 있다.
상기와 같은 파티클 카운터를 사용하는 파티클 모니터링 장치의 예들은 일본공개특허 평8-054265호, 한국등록특허 제252215호, 미국등록특허 제5,856,623호 등에 개시되어 있다.
상기 미국등록특허 제5,856,623호에 의하면, 상기 파티클 모니터링 장치는 공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브와 상기 샘플링 프로브와 연결되어 상기 공기 샘플에 포함된 파티클들을 카운트하기 위한 파티클 카운터를 포함하고 있다. 상기 샘플링 프로브와 파티클 카운터는 샘플링 튜브를 통해 연결되며, 상기 공기 샘플은 파티클 카운터에 내장된 펌프에 의해 흡입될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 파티클 모니터링 장치에서, 공기 샘플의 유량은 상기 펌프에 의해 인가되는 흡입력과, 상기 샘플링 튜브의 길이, 상기 공기 샘플의 누설 등에 의해 변화될 수 있다. 상기 공기 샘플의 유량 변화는 클린룸 내부의 청정도 관리에 문제점을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 공기 샘플의 유량이 비정상적으로 감소된 경우, 클린룸 내의 공기 오염도를 정확히 측정할 수 없으며, 상기 공기 오염도 상승에 의한 제조 설비 및 기판에 대한 오염이 야기될 수 있다. 따라서, 파티클 카운터로 유입되는 공기 샘플의 유량을 항상 일정하게 유지시킬 필요가 있으며, 상기 공기 샘플의 유량을 용이하게 관측할 수 있는 새로운 장치의 개발이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유체의 유량을 용이하게 관측할 수 있는 유량 표시기를 갖는 파티클 모니터링 장치를 제공하는데 있다.
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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 파티클 모니터링 장치는, 실질적으로 수평 방향으로 배치되며 제1공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브와, 상기 수평 방향으로 배치된 샘플링 프로브의 하부에 실질적으로 수직 방향으로 결합되어 제2공기 샘플을 흡입하며 상기 제2공기 샘플의 유량을 표시하기 위한 유량 표시기와, 상기 샘플링 프로브와 연결되며 상기 공기 샘플들에 포함된 파티클들을 카운트하기 위한 파티클 카운터를 포함할 수 있다. 이때, 상기 유량 표시기는, 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 적어도 하나의 하부 흡입구와 상기 제2공기 샘플이 통과하는 내부 공간과 상기 제2공기 샘플을 상기 프로브의 내부로 배출하기 위한 상부 배출구와 상기 내부 공간을 관측하기 위한 투명창을 갖는 하우징과, 상기 제2공기 샘플의 유량을 표시하기 위하여 상기 하우징 내에서 상기 제2공기 샘플의 흐름에 의해 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치된 부표를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 파티클 모니터링 장치는 반도체 장치의 제조 공정이 수행되는 클린룸 내부의 청정도를 관리하기 위하여 사용될 수 있으며, 이를 위하여 상기 샘플링 프로브는 상기 클린룸의 내부에 배치될 수 있다.
상기 샘플링 프로브는 깔때기 형상을 가질 수 있으며, 상기 샘플링 프로브에는 상기 유량 표시기의 배출관이 억지 끼움 결합되는 결합홀이 형성되어 있다. 또한, 상기 결합홀과 상기 배출관 사이에는 상기 제1공기 샘플 또는 제2공기 샘플의 누설을 방지하기 위한 밀봉 부재가 개재될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하우징은 상기 적어도 하나의 하부 흡입구가 형성된 하부 캡과, 상기 상부 배출구가 형성된 상부 캡과, 상기 상부 캡과 상기 하부 캡 사이에 결합되며 상기 투명창으로서 기능하는 투명 튜브를 포함할 수 있다.
상기 하우징의 내부에는 상기 하부 캡의 중앙 부위로부터 상방으로 연장하며 상기 부표의 이동을 안내하기 위한 안내 부재가 배치되며, 상기 부표는 상기 안내 부재가 삽입되는 중앙홀을 갖는다. 또한, 상기 부표는 상기 중앙홀을 갖는 내부 패널과, 상기 내부 패널의 외측 부위로부터 하방으로 연장하며 상기 하우징의 내측면으로부터 이격된 외측 튜브와, 상기 안내 부재를 감싸도록 내부 패널의 내측 부위로부터 하방으로 연장하며 상기 이동을 안내하기 위한 안내 튜브를 포함할 수 있다. 특히, 상기 외측 튜브는 상기 내부 패널로부터 하방으로 연장하며 제1컬러를 갖는 제1컬러 튜브와, 상기 제1컬러 튜브와 결합하며 상기 제1컬러와 다른 제2컬러를 갖는 제2컬러 튜브를 포함한다. 예를 들면, 상기 제1컬러는 붉은 색일 수 있으며, 상기 제2컬러는 푸른 색일 수 있다.
한편, 상기 안내 부재의 상부에는 상기 부표의 상승 높이를 제한하기 위한 스토퍼가 형성되어 있으며, 상기 안내 부재는 상기 상부 배출구를 통해 연장하는 배출관과 일체로 형성될 수 있고, 상기 하우징의 내부에 위치되는 상기 배출관의 하부에는 상기 제2 공기 샘플을 배출하기 위한 다수의 홀들이 방사상으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 유량 표시기를 통과하는 제2공기 샘플의 유량은 상기 투명창을 통하여 관측되는 부표의 높이에 의해 관측될 수 있으며, 상기 파티클 카운터로 유입되는 공기 샘플의 전체 유량은 상기 유량 표시기를 통과하는 제2공기 샘플의 유량에 의해 판단될 수 있다. 상기와 같이 파티클 카운터로 유입되는 공기 샘플의 유량이 작업자에 의해 육안으로 용이하게 관측될 수 있으므로, 클린룸의 청정도 관리가 효율적으로 이루어질 수 있으며, 공기 샘플의 유량 변화에 따른 클린룸의 청정도 저하를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유량 표시기를 갖는 파티클 모니터링 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 파티클 모니터링 장치(10)는 반도체 장치의 제조를 위한 클린룸의 내부 환경을 모니터링하기 위하여 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 클린룸 내부로부터 샘플링된 공기 샘플에 포함된 파티클들의 농도를 측정하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 공기 샘플은 샘플링 프로브(12)에 의해 흡입되는 제1공기 샘플과 상기 샘플링 프로브(12)에 결합된 유량 표시기(100)에 의해 흡입되는 제2공기 샘플을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 샘플링 프로브(12)는 상기 클린룸 내부에 배치되어 상기 제1공기 샘플을 흡입하며, 상기 유량 표시기(100)는 상기 샘플링 프로브(12)에 수직 상방으로 결합되어 상기 제2공기 샘플을 흡입한다.
상기 파티클 카운터(14)는 상기 샘플링 프로브(12)와 샘플링 튜브(16)를 통하여 연결될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 파티클 카운터(14)는 상기 공기 샘플에 포함된 파티클들을 검출하기 위한 레이저 광학 부재와 상기 공기 샘플을 흡입하기 위한 흡입력을 제공하는 펌프를 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 파티클 모니터링 장치(10)에는 응축형 파티클 카운터가 사용될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 샘플링 프로브와 유량 표시기를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 샘플링 프로브(12)는 깔때기 형상을 가지며 실질적으로 수평 방향으로 배치된다. 상기 수평 방향으로 배치된 샘플링 프로브(12)의 하부에 유량 표시기(100)가 수직 방향으로 결합된다.
상기 유량 표시기(100)는 내부 공간(110a)을 갖는 하우징(110)과 상기 내부 공간(110a)에 배치되는 부표(120)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(110)은 실린더 형상을 가지며 수직 방향으로 배치된다. 또한, 상기 하우징(110)은 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 하부 흡입구(110b)와, 상기 내부 공간(110a)을 통과한 제2공기 샘플을 상기 샘플링 프로브(12) 내부로 배출하기 위한 상부 배출구(110c)와, 상기 내부 공간(110a)을 관측하기 위한 투명창(110d)을 갖는다. 상기 부표(120)는 상기 내부 공간(110a)을 통한 상기 제2공기 샘플의 흐름에 의해 수직 방향으로 이동 가능하도록 상기 하우징(110) 내에 배치된다.
구체적으로, 상기 하우징(110)은 상기 다수의 하부 흡입구(110b)를 갖는 하부 캡(112)과 상기 상부 배출구(110c)를 갖는 상부 캡(114) 및 상기 하부 캡(112)과 상기 상부 캡(114) 사이에 결합되며 상기 투명창(110d)으로서 기능하는 투명 튜브(116)를 포함할 수 있다. 상기 투명 튜브(116)는 상기 내부 공간(110a)으로 흡입된 제2공기 샘플의 누설을 방지하기 위하여 상기 하부 캡(112) 및 상부 캡(114)에 억지 끼움 결합되는 것이 바람직하다.
상기 하우징(110)의 내부에는 상기 하우징(110)의 하부로부터 상방으로 연장하며 상기 부표(120)의 이동을 안내하기 위한 안내 부재(130)가 배치된다. 구체적으로, 상기 안내 부재(130)는 상기 하우징(110) 하부의 중앙으로부터 상기 하우징(110)의 중심축을 따라 상방으로 연장하며, 상기 부표(120)는 상기 안내 부재(130)가 삽입되는 중앙홀을 갖는다. 또한, 상기 안내 부재(130)의 상부에는 상기 부표(120)의 상승 높이를 제한하기 위한 환형 링 형상의 스토퍼(132)가 형성되어 있다.
상기 하부 흡입구들(110b)을 통해 흡입된 제2공기 샘플은 상기 하우징(110)과 부표(120) 사이의 공간을 통해 상기 하우징(110)의 내측 상부 공간으로 흐르며, 상기 하우징(110)의 상부 배출구(110c)를 통해 연장하는 배출관(140)을 통해 샘플링 프로브(12)의 내부로 배출된다.
상기 배출관(140)의 하부에는 상기 하우징(110)의 내측 상부 공간(110a)으로 유입된 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 홀들(140a)이 상기 하우징(110)의 중심축을 기준으로 방사상으로 형성되어 있다. 상기 배출관(140)은 상기 안내 부재(130)와 동심축 상으로 배치될 수 있으며, 도시된 바와 같이 일체로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 안내부재(130)와 상기 배출관(140)은 별개의 부품들로서 제공될 수도 있다.
한편, 상기 수평 방향으로 배치된 샘플링 프로브(12)의 하부에는 상기 배출관(140)이 억지 끼움 결합 방식으로 삽입되는 결합홀(12a)이 형성되어 있으며, 상기 배출관(140)의 상부가 상기 결합홀(12a)에 삽입됨으로써 상기 유량 표시기(100)가 상기 샘플링 프로브(12)에 고정된다. 이때, 상기 배출관(140)과 상기 결합홀(12a) 사이에는 상기 공기 샘플의 누설을 방지하기 위한 밀봉 부재들(150)이 개재될 수 있다. 예를 들면, 상기 배출관(140)과 상기 결합홀(12a) 사이에는 오 링들이 개재될 수 있으며, 상기 유량 표시기(100)는 상기 오 링들에 의해 상기 샘플링 프로브(12)에 고정될 수 있다. 또한, 상기 배출관(140)에는 상기 하우징(110)과 상기 배출관(140)의 결합 위치를 제한하기 위한 고정 클립(152)이 장착될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 하부 캡을 설명하기 위한 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 상부 캡을 설명하기 위한 사시도이다. 도 5는 도 2에 도시된 투명 튜브를 설명하기 위한 사시도이며, 도 6은 도 2에 도시된 안내 부재와 배출관을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 하부 캡(112)은 닫힌 하부(closed lower end)와 열린 상부(open upper end)를 갖는 실린더 형상이며, 이와 반대로 상부 캡(114)은 닫힌 상부(closed upper end)와 열린 하부(open lower end)를 갖는 실린더 형상이다.
구체적으로, 하부 캡(112)은 상기 다수의 하부 흡입구(110b)가 형성된 하부 패널(112a)과 상기 하부 패널(112a)로부터 상방으로 연장하며 제1길이를 갖는 하부 튜브(112b)를 포함하며, 상기 상부 캡(114)은 상기 상부 배출구(110c)가 형성된 상부 패널(114a)과 상기 상부 패널(114a)로부터 하방으로 연장하며 제2길이를 갖는 상부 튜브(114b)를 포함한다.
상기 다수의 하부 흡입구(110b)는 상기 하부 캡(112)의 중심에 대하여 방사상으로 배열된다. 특히, 상기 하부 흡입구들(110b)은 상기 부표(120)의 안정적인 이동을 위하여 원주 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 도 3에 도시된 바에 의하면, 4개의 하부 흡입구(110b)가 하부 캡(112)의 중심에 대하여 방사상으로 배열되어 있으나, 상기 하부 흡입구들(110b)의 수량은 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.
또한, 상기 하부 캡(112)의 중앙 부위에는 상기 안내 부재(130)가 결합되는 나사공(112c)이 형성되어 있으며, 이에 대응하여 상기 안내 부재(130)는 상기 나사 공(112c)에 나사 결합 가능한 나사부(134)를 갖는다. 도시된 바에 의하면, 상기 안내 부재(130)는 원형 단면을 가지고 있으나, 상기 부표(120)의 회전을 방지하기 위하여 다각형 단면을 가질 수도 있다.
상기 투명 튜브(116)는 상기 내부 공간(110a)에서 제2공기 샘플의 흐름에 의해 수직 방향으로 이동하는 부표(120)를 관측하기 위하여 제공된다. 특히, 상기 투명 튜브(116)는 상기 내부 공간(110a)의 부표(120)를 관측할 수 있도록 상기 하부 튜브(112b)의 제1길이 및 상기 상부 튜브(114b)의 제2길이의 합보다 긴 길이를 가지며, 상기 부표(120)의 안정적인 이동을 위하여 일정한 내경을 갖는다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 투명 튜브(116)는 상기 하부 캡(112) 및 상부 캡(114)과의 결합 위치들을 한정하기 위한 외측 단차부들을 가질 수 있다.
한편, 상기 안내 부재(130)와 일체로 제공되는 배출관(140)의 상부에는 상기 밀봉 부재들(150)을 장착하기 위한 다수의 제1그루브들(140b)이 형성되어 있으며, 상기 하우징(110)과 상기 안내 부재(130) 및 배출관(140)의 결합 위치를 제한하기 위한 고정 클립(152)이 장착되는 제2그루브(140c)가 형성되어 있다.
도 7 및 도 8은 도 3에 도시된 하부 캡의 다른 예들을 설명하기 위한 사시도들이다.
도 7에 도시된 바에 의하면, 하부 캡(160)은 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 미세 흡입구들(162a)이 균일하게 형성된 하부 패널(162)과 상기 하부 패널(162)로부터 상방으로 연장하는 하부 튜브(164)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 패널(162)의 중앙 부위에는 상기 안내 부재(130)와의 결합을 위한 나사공 (162b)이 형성되어 있다.
도 8에 도시된 바에 의하면, 하부 캡(170)은 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 8개의 하부 흡입구들(172a)이 원주 방향으로 일정 간격 이격되어 형성되어 있는 하부 패널(172)과 상기 하부 패널(172)로부터 연장하는 하부 튜브(174)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 패널(172)의 중앙 부위에는 상기 안내 부재(130)와의 결합을 위한 나사공(172b)이 형성되어 있다. 한편, 상기 하부 흡입구들(172a) 각각의 직경은 도 3에 도시된 하부 흡입구(110b) 각각의 직경보다 작다.
도 3, 도 7 및 도 8에 도시된 바에 의하면, 하부 캡(112, 160, 170)에 형성된 흡입구들(110b, 162a, 172a)의 수량은 다양하게 변경될 수 있다. 한편, 상기 흡입구들(110b, 162a, 172a)의 전체 단면적은 상기 공기 샘플의 전체 유량에 따라 설정될 수 있으며, 상기 흡입구들(110b, 162a, 172a)의 수량은 상기 전체 단면적을 만족하는 조건에서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들면, 도 3에서, 상기 공기 샘플의 전체 유량이 4 내지 9ℓ/min으로 설정된 경우, 각각의 하부 흡입구(110b)는 약 4mm 정도의 직경을 가질 수 있다.
도 9는 도 2에 도시된 부표를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 부표(120)는 내부 패널(122)과 외측 튜브(124) 및 안내 튜브(126)를 포함할 수 있다. 상기 내부 패널(122)은 상기 안내 부재(130)가 삽입되는 중앙홀을 가지며 원형 디스크 형상으로 형성될 수 있다. 상기 외측 튜브(124)는 상기 투명 튜브(116)의 내측면과 마주하도록 상기 내부 패널(122)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며, 상기 안내 튜브(126)는 상기 제2공기 샘플에 의한 이동을 안내하기 위하여 상기 안내 부재(130)를 감싸도록 상기 내부 패널(122)의 내측 부위로부터 하방으로 연장한다.
이때, 상기 제2공기 샘플이 상기 안내 튜브(126)와 안내 부재(130) 사이를 통해 흐르는 것을 억제하기 위하여 상기 안내 튜브(126)와 안내 부재(130) 사이의 제1간격은 약 0.1mm 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 안내 튜브(126)와 안내 부재(130) 사이의 제1간격은 약 0.5mm 정도로 설정될 수 있다. 또한, 상기 외측 튜브(124)와 투명 튜브(116) 사이의 제2간격은 상기 공기 샘플의 전체 유량에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 공기 샘플의 전체 유량이 4 내지 9ℓ/min이고, 상기 외측 튜브(124)의 외경이 약 25 내지 26mm 정도인 경우, 상기 제2간격은 약 0.3 내지 0.5mm 정도로 설정될 수 있다.
상기 외측 튜브(124)는 투명 튜브(116)를 통해 외부에서 관측이 용이하도록 서로 다른 컬러들을 각각 갖는 다수의 튜브들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 외측 튜브(124)는 상기 내부 패널(122)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 제1컬러를 갖는 제1컬러 튜브(124a)와, 상기 제1컬러 튜브(124a)의 하단부에 결합되며 상기 제1컬러와 다른 제2컬러를 갖는 제2컬러 튜브(124b)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1컬러는 붉은 색일 수 있으며, 상기 제2컬러는 푸른 색일 수 있다. 이때, 상기 제1컬러 튜브(124a)의 하단부와 상기 제2컬러 튜브(124b)의 상단부에는 억지 끼움 결합을 위한 단차부들이 형성될 수 있다.
상기 부표(120)는 상기 제2공기 샘플의 흐름에 의해 상기 내부 공간(110a)에서 수직 방향으로 이동하며, 상기 투명 튜브(116)를 통한 상기 부표(120)의 위치 관측에 의해 상기 제2공기 샘플의 유량을 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 공기 샘플의 정상적인 흡입이 이루어지고 있는 경우, 상기 부표(120)의 제2컬러(예를 들면, 푸른 색)가 상기 투명 튜브(116)를 통해 관측될 수 있으며, 상기 투명 튜브(116)를 통해 상기 부표의 제1컬러(예를 들면, 붉은 색)가 관측될 경우, 이는 상기 공기 샘플의 흡입이 정상적으로 이루어지고 있지 않음을 의미한다. 즉, 제2공기 샘플의 유량이 감소될 경우, 상기 부표(120)의 위치가 낮아지므로 상기 투명 튜브(116)를 통해 상기 제1컬러가 관측되는 것이다. 구체적으로, 상기 투명 튜브(116)를 통하여 제2컬러가 관측되는 경우, 약 4 내지 9ℓ/min 정도의 공기 샘플이 정상적으로 흡입됨을 의미하며, 상기 투명 튜브(116)를 통하여 제1컬러가 관측되는 경우, 약 1ℓ/min 이하의 공기 샘플이 비정상적으로 흡입됨을 의미한다. 또한, 상기 투명 튜브(116)를 통하여 제1컬러와 제2컬러가 함께 관측되는 경우, 약 2 내지 3ℓ/min의 공기 샘플이 흡입됨을 의미한다.
상기와 같이 부표의 위치(120)가 컬러를 통해 용이하게 판단될 수 있으므로, 상기 샘플링 프로브(12)와 유량 표시기(110)가 클린룸의 천장과 인접하여 배치되는 경우에도 작업자가 상기 공기 샘플의 흡입이 정상적인지를 용이하게 판단할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 유량 표시기를 설명하기 위한 수직 단면도이며, 도 11은 도 10에 도시된 유량 표시기를 설명하기 위한 수평 단면도이다. 도 12 및 도 13은 도 10에 도시된 하부 캡의 다른 예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 유량 표시기(200) 는, 내부 공간(210a)을 갖는 실린더 형상의 하우징(210)과, 상기 하우징(210) 내에서 수직 방향으로 이동 가능하게 배치되는 부표(220)를 포함한다.
상기 유량 표시기(200)는 제1공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브의 하부에 수직 방향으로 결합되며, 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 하부 흡입구(210b)를 갖는 하부 캡(212)과, 상기 제2공기 샘플을 배출하기 위한 배출관(240)이 통과하는 배출구가 형성된 상부 캡(214)과, 상기 하부 캡(212) 및 상부 캡(214) 내에 결합되는 투명 튜브(216)를 포함할 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 바에 의하면, 상기 하부 캡(212)은 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 4개의 하부 흡입구(210b)를 갖고 있으나, 상기 하부 흡입구들(210b)의 개수는 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 하부 캡(260)은 균일하게 형성된 미세한 하부 흡입구들(260a)을 가질 수 있으며, 도 13에 도시된 바와 같이, 하부 캡(270)은 하나의 하부 흡입구(270a)를 가질 수도 있다.
다시 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 투명 튜브(216)는 상기 부표(220)의 상하 이동을 안내하기 위하여 투명 튜브(216)의 내측면으로부터 돌출되며 수직 방향으로 연장하는 다수의 레일들(230)을 갖는다.
상기 부표(220)는 디스크 형상을 갖고 상기 하우징(210)의 중심축에 대하여 수직 방향으로 배치되는 내부 패널(222)과, 상기 내부 패널(222)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 상기 레일들(230)이 삽입되는 다수의 안내 홈들(224a)이 형성된 안내 튜브(224)를 포함한다. 예를 들면, 상기 공기 샘플 전체 유량이 4 내 지 9ℓ/min이고, 상기 4개의 하부 흡입구들(210b)이 각각 약 4mm 정도의 내경을 갖고, 상기 안내 튜브(224)의 외경이 약 25 내지 26mm 정도인 경우, 상기 안내 튜브와 투명 튜브 사이의 간격은 약 0.3 내지 0.5mm 정도로 설정될 수 있다. 또한, 상기 레일들(230)과 상기 안내 홈들(224a) 사이의 간격은 약 0.1mm 이하로 설정될 수 있다.
상기 안내 튜브(224)는 상기 내부 패널(222)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 제1컬러를 갖는 제1컬러 튜브(226)와, 상기 제1컬러 튜브(226)의 하단부에 결합되며 상기 제1컬러와 다른 제2컬러를 갖는 제2컬러 튜브(228)를 포함한다.
한편, 상기 레일들(230)의 상부에는 상기 부표(220)의 상승 높이를 제한하기 위한 스토퍼들(232)이 각각 형성되어 있다.
상기 배출관(240)은 상기 상부 캡(214)의 배출구를 통해 연장하며, 상기 배출관(240)의 하단부는 상기 스토퍼들(232)보다 높게 위치된다. 도시된 바에 의하면, 상기 배출관(240)은 열린 상단부와 닫힘 하단부를 가지며, 상기 배출관(240)의 하부에는 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 홀들(240a)이 방사상으로 형성되어 있다. 그러나, 이와는 다르게, 상기 배출관(240)은 열린 하단부를 가질 수도 있다.
상기 유량 표시기(200)의 구성 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 1 내지 도 9를 참조하여 기 설명된 바와 동일하거나 유사하므로 생략한다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 유량 표시기를 설명하기 위한 수직 단 면도이며, 도 15는 도 14에 도시된 유량 표시기를 설명하기 위한 수평 단면도이고, 도 16은 도 14에 도시된 부표를 설명하기 위한 사시도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 유량 표시기(300)는, 내부 공간(310a)을 갖는 실린더 형상의 하우징(310)과, 상기 하우징(310) 내에서 수직 방향으로 이동 가능하게 배치되는 부표(320)를 포함한다.
상기 유량 표시기(300)는 제1공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브의 하부에 수직 방향으로 결합되며, 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 하부 흡입구(310b)를 갖는 하부 캡(312)과, 상기 제2공기 샘플을 배출하기 위한 배출관(340)이 통과하는 배출구가 형성된 상부 캡(314)과, 상기 하부 캡(312) 및 상부 캡(314) 내에 결합되는 투명 튜브(316)를 포함할 수 있다.
상기 투명 튜브(316)는 상기 부표(320)의 상하 이동을 안내하기 위하여 투명 튜브(316)의 내측면으로부터 돌출되며 수직 방향으로 연장하는 다수의 레일들(330)을 갖는다.
상기 부표(320)는 디스크 형상을 갖고 상기 하우징의 중심축에 대하여 수직 방향으로 배치되며 상기 제2공기 샘플을 통과시키기 위한 다수의 제1홀들(322a)을 갖는 내부 패널(322)과, 상기 내부 패널(322)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 상기 레일들(330)이 삽입되는 다수의 안내 홈들(324a)이 형성된 안내 튜브(324)를 포함한다. 상기 안내 튜브(324)와 투명 튜브(316) 사이의 간격 및 상기 레일들(330)과 상기 안내 홈들(324a) 사이의 간격은 약 0.1mm 이하로 설정될 수 있다.
상기 안내 튜브(324)는 상기 내부 패널(322)의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 제1컬러를 갖는 제1컬러 튜브(326)와, 상기 제1컬러 튜브(326)의 하단부에 결합되며 상기 제1컬러와 다른 제2컬러를 갖는 제2컬러 튜브(328)를 포함한다.
한편, 상기 레일들(330)의 상부에는 상기 부표(320)의 상승 높이를 제한하기 위한 스토퍼들(332)이 각각 형성되어 있다.
상기 배출관(340)은 상기 상부 캡(314)의 배출구를 통해 연장하며, 상기 배출관(340)의 하단부는 상기 스토퍼들(332)보다 높게 위치된다. 도시된 바에 의하면, 상기 배출관(340)은 열린 상단부와 닫힘 하단부를 가지며, 상기 배출관(340)의 하부에는 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 다수의 제2홀들(340a)이 방사상으로 형성되어 있다. 그러나, 이와는 다르게, 상기 배출관(340)은 열린 하단부를 가질 수도 있다.
상기 유량 표시기의 구성 요소들은 도 1 내지 도 9를 참조하여 기 설명된 본 발명의 제1실시예에 따른 유량 표시기 또는 도 10 내지 도 13을 참조하여 기 설명된 본 발명의 제2실시예에 따른 유량 표시기의 구성 요소들과 동일하거나 유사하므로 이들에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 제4실시예에 따른 파티클 모니터링 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 파티클 모니터링 장치(20)는 클린룸 내의 다수의 지점들로부터 공기 샘플들을 각각 흡입하기 위한 다수의 샘플 링 프로브들(22)을 가지며, 상기 샘플링 프로브들(22)에는 상기 공기 샘플들의 흡입 유량을 표시하기 위한 다수의 유량 표시기들(400)이 각각 결합되어 있다.
상기 샘플링 프로브들(22)은 제1샘플링 튜브들(24)을 통해 매니폴드(26)와 연결되며, 상기 매니폴드(26)는 상기 공기 샘플들을 흡입하기 위한 제1펌프(28)와 흡입 튜브(30)를 통하여 연결되며, 상기 공기 샘플들에 포함된 파티클들을 카운팅하기 위한 파티클 카운터(32)와 제2샘플링 튜브(34)를 통하여 연결된다. 구체적으로, 상기 매니폴드(26)는 다수의 지점들로부터 각각 흡입된 공기 샘플들을 선택적으로 파티클 카운터(32)로 제공하기 위하여 사용되며, 상기 파티클 카운터(32)는 상기 선택된 공기 샘플에 포함된 파티클들을 카운팅하기 위한 레이저 광학 부재와 상기 선택된 샘플을 흡입하기 위한 제2펌프를 포함할 수 있다.
각각의 샘플링 프로브(22)와 유량 표시기(400)는 전술한 본 발명의 다른 실시예들과 동일하거나 유사하므로 이들에 대한 추가적인 상세 설명은 생략한다.
상기와 같은 본 발명 실시예에 따르면, 반도체 장치의 제조 공정이 수행되는 클린룸 내부의 오염도 측정을 위해 파티클 카운터로 제공되는 공기 샘플의 유량을 용이하게 관측할 수 있으며, 이에 따라 파티클 카운터에 의한 오염도 측정 결과에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 공기 샘플을 수시로 확인할 수 있으므로, 파티클 모니터링 장치의 동작 상태를 별도로 점검할 필요가 없다. 따라서, 상기 파티클 모니터링 장치의 동작 상태 점검에 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
결과적으로, 상기 클린룸 내의 청정도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있으며, 반도체 장치의 생산성 및 제품 성능을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.

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  19. 실질적으로 수평 방향으로 배치되며 제1공기 샘플을 흡입하기 위한 샘플링 프로브;
    상기 수평 방향으로 배치된 샘플링 프로브의 하부에 실질적으로 수직 방향으로 결합되어 제2공기 샘플을 흡입하며 상기 제2공기 샘플의 유량을 표시하기 위한 유량 표시기; 및
    상기 샘플링 프로브와 연결되며 상기 공기 샘플들에 포함된 파티클들을 카운트하기 위한 파티클 카운터를 포함하며,
    상기 유량 표시기는, 상기 제2공기 샘플을 흡입하기 위한 적어도 하나의 하부 흡입구와 상기 제2공기 샘플이 통과하는 내부 공간과 상기 제2공기 샘플을 상기 프로브의 내부로 배출하기 위한 상부 배출구와 상기 내부 공간을 관측하기 위한 투명창을 갖는 하우징; 및
    상기 제2공기 샘플의 유량을 표시하기 위하여 상기 하우징 내에서 상기 제2공기 샘플의 흐름에 의해 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치된 부표를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 샘플링 프로브는 반도체 장치의 제조를 위한 클린룸의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  21. 제19항에 있어서, 상기 샘플링 프로브는 깔때기 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  22. 제19항에 있어서, 상기 유량 표시기는, 상기 제2 공기 샘플을 배출하기 위해 상기 상부 배출구를 통해 연장하는 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 샘플링 프로브에는 상기 배출관이 억지 끼움 결합되는 결합홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 결합홀과 상기 배출관 사이에는 상기 제1공기 샘플 또는 제2공기 샘플의 누설을 방지하기 위한 밀봉 부재가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  25. 제19항에 있어서, 상기 하우징은,
    상기 적어도 하나의 하부 흡입구가 형성된 하부 캡;
    상기 상부 배출구가 형성된 상부 캡; 및
    상기 상부 캡과 상기 하부 캡 사이에 결합되며 상기 투명창으로서 기능하는 투명 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 하부 캡은 상기 적어도 하나의 하부 흡입구가 형성된 하부 패널과 상기 하부 패널로부터 상방으로 연장하며 제1길이를 갖는 하부 튜브를 포함하고, 상기 상부 캡은 상기 상부 배출구가 형성된 상부 패널과 상기 상부 패널로부터 하방으로 연장하며 제2길이를 갖는 상부 튜브를 포함하며, 상기 투명 튜브의 길이는 상기 제1길이와 상기 제2길이의 합보다 큰 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 투명 튜브는 상기 하부 캡 및 상기 상부 캡 내부에 억지 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  28. 제19항에 있어서, 상기 하우징의 하부로부터 상방으로 연장하며 상기 부표의 이동을 안내하기 위한 안내 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 안내 부재는 상기 하우징의 중심축을 따라 상방으로 연장하며, 상기 부표는 상기 안내 부재가 삽입되는 중앙홀을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  30. 제29항에 있어서, 다수의 하부 흡입구가 상기 하우징의 하부 중심에 대하여 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 부표는, 상기 중앙홀을 갖는 내부 패널과, 상기 내부 패널의 외측 부위로부터 하방으로 연장하며 상기 하우징의 내측면으로부터 이격된 외측 튜브와, 상기 안내 부재를 감싸도록 내부 패널의 내측 부위로부터 하방으로 연장하며 상기 이동을 안내하기 위한 안내 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 외측 튜브는 상기 내부 패널로부터 하방으로 연장하며 제1컬러를 갖는 제1컬러 튜브와, 상기 제1컬러 튜브와 결합하며 상기 제1컬러와 다른 제2컬러를 갖는 제2컬러 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 안내 튜브와 상기 안내 부재 사이의 간격은 0.1mm보다 작은 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  34. 제29항에 있어서, 상기 안내 부재의 상부에는 상기 부표의 상승 높이를 제한하기 위한 스토퍼가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  35. 제29항에 있어서, 상기 배출관은 상기 안내 부재와 일체로 형성되며, 상기 하우징의 내부에 위치되는 상기 배출관의 하부에는 상기 제2 공기 샘플을 배출하기 위한 다수의 홀들이 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  36. 제28항에 있어서, 상기 안내 부재는 상기 하우징의 내측면으로부터 돌출되어 상방으로 연장하는 다수의 레일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  37. 제36항에 있어서, 하나의 하부 흡입구가 상기 하우징의 하부 중앙에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  38. 제36항에 있어서, 다수의 하부 흡입구가 상기 하우징의 하부 중심에 대하여 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  39. 제36항에 있어서, 상기 부표의 외측면은 상기 하우징으로부터 내측면으로부터 이격되며, 상기 부표의 외측면에는 상기 레일들이 각각 삽입되는 안내 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
  40. 제36항에 있어서, 상기 부표는, 상기 하우징의 중심축에 대하여 수직 방향으로 배치되며 상기 제2 공기 샘플을 통과시키기 위한 다수의 홀들이 형성된 내부 패널과, 상기 내부 패널의 외측 가장자리로부터 하방으로 연장하며 상기 레일들이 삽입되는 안내 홈들이 형성된 안내 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 중의 파티클 모니터링 장치.
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