KR20160148071A - 오염입자 샘플링 유도관 모듈을 구비하는 오염입자측정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염입자측정시스템의 입자 샘플링 연결관 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 챔버의 일측에 결합되는 배기관의 일측면벽에 유출공이 형성되고, 상기 유출공을 통해 상기 배기관으로 배출되는 오염입자를 샘플링하여 측정하는 오염입자측정시스템에 있어서, 흡입구가 형성되는 일측 단부가 상기 유출공에 삽입되고, 타측으로는 상기 오염입자측정시스템에 연결되어 상기 배기관으로 배출되는 일정량의 오염입자가 흡입구 내부로 유도되는 유도관을 포함하여, 상기 유도관은 상기 유출공에 삽입되어 상기 배기관 내부에서 전후로 슬라이딩 이동된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 오염입자를 샘플링하기 위해 배기관 내부로 삽입되는 유도관이 배기관 내부에서 전후로 슬라이딩 이동되어 샘플링 위치를 사용자가 임의로 지정할 수 있으며, 유도관의 흡입구 단부가 경사유도면으로 형성되어 빠른 유속으로 흘러가는 오염입자가 경사유도면을 따라 흡입구 내부로 용이하게 유도되도록 하고, 유도관에 형성된 다수개의 중공으로도 오염입자가 유입되도록 하여 대형 배기라인 내에서 오염입자의 유속, 유동특성 등에 관계없이 효율적으로 오염입자를 샘플링할 수 있는 효과가 있다.

Description

오염입자 샘플링 유도관 모듈을 구비하는 오염입자측정시스템{Particle characteristic diagnosis system having a particle sampling induction pipe module}

본 발명은 입자 샘플링 유도관 모듈을 구비하는 오염입자측정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저진공 상태의 대형 챔버에 형성된 배기라인으로 배출되는 오염입자의 유속, 유동특성 및 유동위치에 관계없이 효율적으로 오염입자를 샘플링할 수 있는 오염입자 샘플링 유도관 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 작업 설비 내에 오염입자가 발생하게 되면, 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있다. 따라서, 고도 정밀 공정은 고도의 청결 상태가 유지될 수 있도록 클린룸과 같은 청정 설비 내에서 진행되고 있으며, 고도 정밀 공정의 설비에서는 오염 입자에 대한 실시간 감시 또한 매우 엄격하게 이루어지고 있다.

따라서, 이러한 설비에서는 설비 내의 오염 입자 측정을 위한 별도의 오염입자측정시스템(Particle Characteristic Diagnosis System)이 사용되고 있으며, 이러한 오염입자측정시스템을 통해 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 오염입자 분포 상태가 측정되고 있다.

이러한 오염입자측정시스템은 임의의 측정 챔버 내의 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수 등을 측정하고 실시간으로 공정 모니터링을 하는 것으로, 클린룸 설비 이외에도 대기 오염 입자의 분포 상태를 측정하거나 실험실 등에서 특정 입자의 분포 상태를 측정하기 위해 사용되는 등 매우 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

이와 같이, 오염입자측정시스템은 오염입자를 샘플링하여 측정하게 되는데, 이러한 오염입자의 샘플링 효율은 오염입자측정시스템의 신뢰도에 직접적인 영향을 미치게 된다.

도 1은 종래 오염입자측정시스템에서 오염입자를 샘플링하는 상태를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면 오염입자를 배기시키는 진공챔버(100)의 배기관(200)에 유출공(210)을 형성하고, 오염입자측정시스템(1000)에서 연결관(1100)을 따라 오염입자가 유도되도록 샘플링 포트(1200)를 유출공(210)에 결합시킨다. 이에 따라 오염입자가 배기관(200)을 따라 이동되면서 저진공 진공챔버의 압력차에 의해 일정량의 오염입자가 유출공(210)을 따라 샘플링 포트(1200)로 유도된다.

그러나 최근 공정수율에 맞춰 진공챔버(100)가 대형화됨에 의해 오염입자측정시스템(1000)의 오염입자 샘플링에 많은 문제점이 발생되고 있다.

아래의 도 2는 진공챔버와 배기관이 대형화됨에 따라 배기관에서의 오염입자 샘플링에 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개념도이다.

이러한 대형챔버(100)의 배기관(200)은 챔버의 크기와 배기관의 크기에 의해 펌프의 펌핑 스피드가 매우 빨라, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 배기관(200)으로 배출되는 오염입자가 상대적으로 유속이 빨라져 배기관(200) 외벽에 설치된 샘플링 포트(1200)에서의 샘플링 효율이 떨어지게 된다.

아울러 도 2의 (b)에서와 같이 진공상태에서는 배기관(200)내에서 난류유동에 의한 확산현상이 발생되지 않고 층류유동이 일어남에 따라 배기관(200) 외벽에 설치된 샘플링 포트(1200)로 오염입자가 잘 유입되지 않고 샘플링 효율이 떨어지게 된다.

더욱이, 도 2의 (c)에서와 같이 배기관(200)에 층류유동이 일어남에 의해 배기관(200) 내부 특정 위치에서 각기 다른 플로우가 형성된다. 이에 따라 샘플링되는 위치에 따라 샘플링 효율이 각각 상이해지는 문제점이 발생된다.

따라서, 이러한 종래 오염입자측정시스템의 불합리한 점을 극복하고 대형 배기라인에의 유속, 유동특성 등에 대응하여 오염입자 샘플링 효율이 매우 우수한 오염입자측정 방법에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

한국공개특허 제 2006-0036687호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저진공 상태의 대형 챔버에 형성된 배기라인으로 배출되는 오염입자를 샘플링하여 실시간으로 샘플링된 오염입자를 오염입자측정시스템으로 제공함에 있어, 대형 배기라인 내에서의 유속, 유동특성 등에 관계없이 효율적으로 오염입자를 샘플링할 수 있는 오염입자 샘플링 유도관 모듈을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 챔버의 일측에 결합되는 배기관의 일측면벽에 유출공이 형성되고, 상기 유출공을 통해 상기 배기관으로 배출되는 오염입자를 샘플링하여 측정하는 오염입자측정시스템에 있어서, 흡입구가 형성되는 일측 단부가 상기 유출공에 삽입되고, 타측으로는 상기 오염입자측정시스템에 연결되어 상기 배기관으로 배출되는 일정량의 오염입자가 흡입구 내부로 유도되는 유도관을 포함하되, 상기 유도관은 상기 유출공에 삽입되어 상기 배기관 내부에서 전후로 슬라이딩 이동된다.

아울러, 상기 유도관의 흡입구는 상기 흡입구의 하부 단부면이 상기 흡입구의 상부 단부면보다 돌출되도록 유도경사면이 형성된다.

또한, 상기 유도관의 길이방향을 따라 상기 유도관의 표면에 다수개의 중공이 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 오염입자를 샘플링하기 위해 배기관 내부로 삽입되는 유도관이 배기관 내부에서 전후로 슬라이딩 이동되어 샘플링 위치를 사용자가 임의로 지정할 수 있으며, 유도관의 흡입구 단부가 경사유도면으로 형성되어 빠른 유속으로 흘러가는 오염입자가 경사유도면을 따라 흡입구 내부로 용이하게 유도되도록 하고, 유도관에 형성된 다수개의 중공으로도 오염입자가 유입되도록 하여 대형 배기라인 내에서 오염입자의 유속, 유동특성 등에 관계없이 효율적으로 오염입자를 샘플링할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 오염입자측정시스템에서 오염입자를 샘플링하는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 진공챔버와 배기관이 대형화됨에 따라 배기관에서 오염입자 샘플링에 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 오염입자측정시스템의 오염입자 샘플링 유도관 모듈이 배기챔버에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 오염입자측정시스템의 오염입자 샘플링 유도관 모듈을 상세하게 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유도관이 챔버내로 삽입되어 구동되는 상태를 나타낸 개념도이다.
도 6과 도 7은 유도관의 다양한 구조를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 오염입자측정시스템의 오염입자 샘플링 유도관 모듈이 배기챔버에 설치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 오염입자측정시스템의 오염입자 샘플링 유도관 모듈을 상세하게 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유도관이 챔버내로 삽입되어 구동되는 상태를 나타낸 개념도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 오염입자 샘플링 유도관 모듈을 구비하는 오염입자측정시스템은 임의의 대형 챔버(10) 내 입자의 분포상태를 측정하기 위한 것으로, 진공챔버(10)의 하단에 결합되어 진공챔버(10) 내의 오염입자가 배출되는 배기관(20)과 연결되어 배기관(20) 내부에서 일정한 양의 오염입자를 샘플링하여 측정하도록 한다.

이를 위해, 배기관(20)의 일측면벽에는 오염입자가 외부로 이동되도록 유출공(21)이 형성되고, 유출공(21)을 통해 배기관(20) 내부의 오염입자가 오염입자측정시스템(1000)으로 이동된다. 이때에 유출공(21)에는 유도관(30)이 삽입되어 유도관(30)의 흡입구(31)를 통해 일정량의 오염입자가 유도되어 오염입자측정시스템(1000)으로 샘플링된 오염입자가 제공된다.

여기서 유도관(30)의 일측에는 디지털 신호로 직접 제어하도록 하여 정확한 위치이동을 가능하게 하는 스테핑 모터와 같은 동력공급원에 연결되어 이러한 모터구동력에 의해 유도관(30)이 전후로 이동되도록 한다.

더욱 자세히 설명하자면, 유도관 모듈은 유출공(21)에 형성된 포트(21a)에 볼밸브체(40)가 결합되어 챔버(10)내의 진공을 유지하도록 하며, 볼밸브체(40)의 내부로 유도관(30)이 인입되어 유출공(21)을 통해 배기관(20) 내부로 삽입되도록 한다. 이러한 유도관(30)은 벨로즈관(50)을 통해 오염입자측정시스템(1000)으로 연결되며, 스테핑모터(60)의 회전축(61)에 나사산 결합되어 회전축(51)의 회전에 의해 전후로 구동되는 가이드 셔틀(70)에 결합된다.

이에 따라 도 5의 (a)와 (b)에서 보는 바와 같이 벨로즈관(50)이 신축되면서 유도관(30)이 배기관(20) 내부에서 전후로 슬라이딩 이동되도록 하여 흡입구(31)로 흡입되는 오염입자의 샘플링 위치를 필요에 따라 변경되도록 한다. 이는 배기관(20)이 대형으로 큰 직경을 가지게 되면, 층류유동에 의해 배기관(20) 내부에서 특정위치에 따라 각기 다른 플로우가 형성되어 샘플링 위치에 따라 샘플링 효율이 상이하여 본 발명에서는 유도관(30)을 이동시켜 샘플링 위치가 필요에 따라 변경되도록 한다.

도 6과 도 7은 유도관의 다양한 구조를 나타낸 도면으로, 먼저 도 6의 (a)를 참조하면 유도관(30)의 흡입구(31) 부분이 유도관(30)의 길이방향과 직교되는 방향으로 흡입구(31)의 단면이 형성되는 것이 아니라, 흡입구(31)가 경사지도록 유도경사면(32)이 형성된다. 즉, 흡입구(31)의 하부 내측 단부면(31')이 흡입구(31)의 상부측 단부면(31'')보다 돌출되도록 유도경사면(32)이 형성되도록 한다.

이는 도 6의 (b)에서와 같이 흡입구(31)의 단부가 유도관(30)의 길이방향과 직교되는 방향으로 형성되면, 대형 배기관(20)의 경우 배기관(20) 내부 유속이 상대적으로 빨라져 오염입자가 빠른 유속에 의해 흡입구(31) 내부로 유입되지 못하고 하방으로 이송되어, 샘플링되는 양이 적어 효율이 떨어지나, 도 6의 (c)에서와 같이 흡입구(31) 단부에 유도경사면(32)이 형성되면, 배기관(20) 내부에서 빠를 속도로 이동되는 오염입자가 유도경사면(32)을 따라 흡입구(31) 내부로 용이하게 흡입되어 샘플링 효율이 높아지도록 한다.

도 7에서는 유도관(30)의 길이방향을 따라 유도관(30)의 표면에 다수개의 중공(33)이 형성되도록 하여, 도 7의 (b)에서와 같이 유출공(21)에 삽입된 유도관(30)을 배기관(20) 내측으로 슬라이딩 이동시켜 유도관(30)의 길이방향으로 형성된 다수개의 중공(33)으로도 오염입자가 유입되도록 하여 샘플링 효율이 높아지도록 한다.

이와 같이 유도관(30) 모듈을 통해 샘플링된 오염입자는 오염입자측정시스템(1000)에서 입자의 크기 및 개수등을 측정하고 실시간으로 오염도를 모니터링하도록 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 챔버
20 : 배기관 21 : 유출공
30 : 유도관 31 : 흡입구
32 : 유도경사면 33 : 중공
40 : 볼밸브체 50 : 벨로즈관
60 : 스테핑모터 61 : 회전축
70 : 가이드 셔틀
1000 : 오염입자측정시스템

Claims (3)

1. 챔버의 일측에 결합되는 배기관의 일측면벽에 유출공이 형성되고, 상기 유출공을 통해 상기 배기관으로 배출되는 오염입자를 샘플링하여 측정하는 오염입자측정시스템에 있어서,
   흡입구가 형성되는 일측 단부가 상기 유출공에 삽입되고, 타측으로는 상기 오염입자측정시스템에 연결되어 상기 배기관으로 배출되는 일정량의 오염입자가 흡입구 내부로 유도되는 유도관을 포함하되,
   상기 유도관은 상기 유출공에 삽입되어 상기 배기관 내부에서 전후로 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 하는 오염입자측정시스템의 입자 샘플링 유도관 모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유도관의 흡입구는 상기 흡입구의 하부 단부면이 상기 흡입구의 상부 단부면보다 돌출되도록 유도경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 오염입자측정시스템의 입자 샘플링 유도관 모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유도관의 길이방향을 따라 상기 유도관의 표면에 다수개의 중공이 형성되는 것을 특징으로 하는 오염입자측정시스템의 입자 샘플링 유도관 모듈.
   

Images