KR100286332B1 - 인시튜파티클모니터링센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인시튜 파티클 모니터링 센서에 관한 것으로서, 사용되는 레이저의 파워와 폭이 작고, 산란된 빛 중 직접 레이저검출부에 입사된 부분만이 파티클 검출에 적당한 밝기와 세기를 가져 전체적으로 감도와 신뢰도가 낮았던 종래 센서의 문제점을 인식, 두 개의 치형반사경을 매니폴드의 내부 소정위치에 설치하여 레이저소스를 교체할 필요없이 높은 출력의 레이저빔을 얻을 수 있도록 하므로써 경제적으로 센서의 감도를 향상시킬 수 있고, 파티클 검출영역을 크게하여 측정의 신뢰도가 향상되도록 함과 아울러, 파티클에 의해 산란되어 나온 빛 중 레이저검출부 입구로 직접 입사되지 못한 빛의 많은 부분을 레이저검출부 맞은 편에 설치되는 반사경으로 포집하여 레이저검출부로 입사시키도록 하므로써 전체적으로 감도와 신뢰도가 향상되도록 한 것이다.
Description
본 발명은 인시튜 파티클 모니터링 센서에 관한 것으로서, 특히 감도와 신뢰도가 향상된 인시튜 파티클 모니터링 센서에 관한 것이다.
테스트 웨이퍼를 이용한 종래 파티클 모니터링 방식을 대체하여 현재는 실시간으로 장비 내지 공정에서 발생하는 파티클을 측정할 수 있는 센서가 사용되는데 이를 인시튜 파티클 모니터링 센서(in-situ particle monitering sensor)라 한다.
도 1 은 종래의 일반적인 인시튜 파티클 모니터링 센서의 외관을 도시한 사시도인바, 이에 도시한 바와 같이, 일반적으로 인시튜 파티클 모니터링 센서는 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인(1) 일부분을 대체하면서 양단이 플랜지(2)를 이용하여 펌핑라인(1)에 결합되는 매니폴드(3)가 있고, 레이저를 발생시켜 상기 매니폴드(3)의 중심을 가로지르도록 조사하는 레이저소스부(4)와, 발사된 레이저의 진행을 멈추게 하는 빔스톱부(5)와, 파티클에 의해 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부(6)가 상기 매니폴드(3)상 소정 위치에 설치되어 구성되게 된다.
도 2 는 도 1 에 도시된 종래 인시튜 파티클 모니터링 센서의 작동을 보이기 위해 단면구조를 개략적으로 보인 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 레이저소스부(4)는 레이저빔을 발생시키는 레이저다이오드(4a)와 레이저빔을 집진하는 포커싱렌즈(4b)로 구성되며, 레이저검출부(6)에는 파티클에 의해 산란된 후 레이저검출부의 입구로 입사된 레이저를 집진하는 포커싱렌즈(6a)와 포커싱렌즈(6a)에서 집진되어 전달된 레이저의 세기를 전기적신호로 변환하는 포토다이오드(6b)가 설치된다. 상기한 바와 같은 구조로 되는 종래의 인시튜 파티클 모니터링 센서의 작용을 설명하면 다음과 같다.
장비의 펌핑라인(1)에 설치된 인시튜 파티클 모니터링 센서는 레이저소스부(4)가 수 마이크로 초 단위로 레이저빔을 마주보는 빔스톱부(5)쪽으로 계속적으로 발사하며 빔스톱부(5)는 도달한 레이저빔을 소멸시킨다. 공정챔버 혹은 그외의 장소로부터 발생하여 챔버에 유입된 파티클은 파티클의 소스가 장비든 공정이든 상관없이 펌핑라인(1)을 통과하여 펌프로 흘러가게 되는데, 이때 챔버를 벗어난 파티클들은 펌핑라인(1)에 설치되어 있는 인시튜 파티클 모니터링 센서의 매니폴드(3)를 통과하게 되며, 이들 파티클중 레이저소스부(4)에서 발사된 레이저빔을 통과하게 되는 파티클들에 의해 레이저빔이 산란(scattering)되게 된다.
이렇게 산란되어 발생되는 빛은 모든 방향으로 향하게 되는데 이들중 일부는 레이저검출부(6)의 입구로 입사되어 포토다이오드(6b)에 검출되어 그 밝기 및 세기가 전류값으로 변환되어 측정되게 된다. 이러한 측정에서 사용되는 레이저빔의 반경은 0.05㎜ 내지 0.5㎜이므로 실제의 파티클이 지나가는 펌핑라인(1)의 범위중 극히 작은 일부분의 파티클 양 내지 크기만이 측정되는 샘플링방식으로 볼수 있고 이러한 샘플링된 값에 의해 챔버 내의 파티클의 양, 크기등을 유추하게 된다.
그런데 상기한 바와 같은 구조로 되는 종래의 인시튜 파티클 모니터링 센서에는 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저, 레이저소스부(4)에서 나오는 레이저의 파워가 높지 못하여 검출가능한 최소 파티클 크기가 커서 즉, 감도가 좋지 못하여 64M 이상의 반도체 팹(FAB)설비에 적합하지 못한데 고출력의 레이저빔을 얻기 위해서는 비용이 크게 증가하게 되어 경제적이지 못한 문제점이 있었다.
또한 레이저빔의 검출영역이 실제로 파티클이 지나가는 부위보다 매우 작아서 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.
그리고 산란된 후 직접 레이저검출부(6)의 입구로 진입하는 빛을 제외한 빛은 매니폴드(3)의 내벽에 부딪혀 소멸하거나 반사를 거듭하여 일부는 소멸되고 일부는 레이저검출부(6)의 입구로 진입하게 되는데 이렇게 반사되어 진입한 빛은 세기 및 밝기가 약해져서 파티클 검출에 별다른 기여를 하지 못함에 따라 전체적으로 센서의 감도 및 신뢰도가 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 인식하여 창출된 본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 레이저빔의 파워를 향상시켜 감도를 높이고 검출영역을 크게 하여 신뢰도를 향상시킴과 아울러 산란된 후 직접 레이저검출부의 입구로 진입하지 못한 빛이 파티클 검출에 기여하도록 하여 센서의 감도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 인시튜 파티클 모니터링 센서를 제공하고자 하는 것이다.
도 1 은 종래의 일반적인 인시튜 파티클 모니터링 센서의 외관을 도시한 사시도.
도 2 는 도 1 에 도시된 종래 인시튜 파티클 모니터링 센서의 작동을 보이기 위해 단면구조를 개략적으로 보인 단면도.
도 3 은 본 발명의 일례에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 단면구조 및 작용을 개략적으로 도시한 단면도.
도 4 는 본 발명의 다른 일례에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 구조와 작용을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a,b 는 도 4 의 반사경의 변형례를 도시한 단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1;펌핑라인 2;플랜지
3;매니폴드 4;레이저소스부
5;빔스톱부 6;레이저검출부
7;제 1 치형반사경 8;제 2 치형반사경
7a,8a;이중반사홈 9;반사경
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인 일부분을 대체하도록 상기 펌핑라인에 결합되는 매니폴드와, 상기 매니폴드의 일측에 설치되어 매니폴드의 중심을 가로지르도록 레이저를 발사시키는 레이저소스부와, 상기 매니폴드의 내측면 중 상기 레이저소스부에서 발사된 레이저가 도달되는 제 1 지점 및 이 제 1 지점의 맞은편에 서로 마주보게 설치되어 상기한 레이저가 그 경로를 조금씩 달리하면서 상기 매니폴드의 중심을 가로질러 수회 왕복되도록 레이저의 입사위치와 반사위치를 미소량 변화시켜 가면서 상기 레이저를 반사시키는 제 1 치형반사경 및 제 2 치형반사경과, 상기 매니폴드 중 상기 제 1 치형반사경 및 제 2 치형반사경을 통한 반사과정을 마친 레이저가 입사되는 지점에 설치되어 상기 레이저를 소멸시키는 빔스톱퍼와, 상기 매니폴드로 유입된 파티클에 의해 레이저가 산란되는 경우 이렇게 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부를 포함한 것을 특징으로 하는 인시튜 파티클 모니터링 센서가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인 일부분을 대체하도록 상기 펌핑라인에 결합되는 매니폴드와, 상기 매니폴드의 일측에 설치되어 매니폴드의 중심을 가로지르도록 레이저를 발사시키는 레이저소스부와, 상기 매니폴드 중 상기 레이저소스부에서 발사된 레이저가 입사되는 지점에 설치되어 상기 레이저를 소멸시키는 빔스톱퍼와, 상기 매니폴드로 유입된 파티클에 의해 레이저가 산란되는 경우 이렇게 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부와, 상기 매니폴드의 내측면 중 상기 레이저검출부의 맞은편에 설치되어 파티클에 의해 산란되어 레이저검출부의 맞은편으로 방사된 빛이 상기 레이저검출부의 입구로 진입되도록 반사시키는 반사경을 포함한 것을 특징으로 하는 인시튜 파티클 모니터링 센서가 제공된다.
이하, 첨부도면에 도시한 본 발명의 일 실시 예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일례에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 단면구조 및 작용을 개략적으로 도시한 단면도이다.
상기한 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인시튜 파티클 모니터링 센서는 레이저소스부(4)와 마주보는 위치에 빔스톱부(5)가 설치되고 그 사이에는 아무 것도 게재되어 있지 않던 종래와 달리, 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인 일부분을 대체하도록 상기 펌핑라인에 결합되는 매니폴드(3)와, 상기 매니폴드(3)의 일측에 설치되어 매니폴드(3)의 중심을 가로지르도록 레이저를 발사시키는 레이저소스부(4)와, 상기 매니폴드(3)의 내측면 중 상기 레이저소스부(4)에서 발사된 레이저가 도달되는 제 1 지점 및 이 제 1 지점의 맞은편에 서로 마주보게 설치되어 상기한 레이저가 그 경로를 조금씩 달리하면서 상기 매니폴드(3)의 중심을 가로질러 수회 왕복되도록 레이저의 입사위치와 반사위치를 미소량 변화시켜 가면서 상기 레이저를 반사시키는 제 1 치형반사경(7) 및 제 2 치형반사경(8)과, 상기 매니폴드(3) 중 상기 제 1 치형반사경(7) 및 제 2 치형반사경(8)을 통한 반사과정을 마친 레이저가 입사되는 지점에 설치되어 상기 레이저를 소멸시키는 빔스톱퍼(5)와, 상기 매니폴드(3)로 유입된 파티클에 의해 레이저가 산란되는 경우 이렇게 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부(6)로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 치형반사경(7) 및 제 2 치형반사경(8)은 각각 레이저의 입사위치와 반사위치를 미소량 변화시켜 가면서 상기 레이저를 반사시킬 수 있도록 두 개의 경사면이 마주보며 상기 매니폴드(3) 내부를 향해 확개 형성된 이중반사홈(7a)(8a)을 다수 구비하여, 상기 이중반사홈(7a)(8a) 중 하나의 경사면으로 입사된 레이저가 두 번의 반사를 통해 방향을 미소량 바꿔 다른 경사면에서 상기 매니폴드(3)의 중심을 지나게 출사되도록 형성되어 있다.
또한, 상기 제 2 치형반사경(8)은 그 이중반사홈(8a)의 개수가 상기 제 1 치형반사경(7)의 이중반사홈(7a) 개수보다 하나 더 적게 되도록 형성되어 있다.
또한, 상기 빔스톱부(5)는 제 1 치형반사경(7)과 제 2 치형반사경(8)을 통한 반사과정을 거친 후 상기 제 1 치형반사경(7)의 최하단에 형성된 이중반사홈(7a)에서 출사된 레이저를 소멸시킬 수 있도록 매니폴드(3) 중 상기 레이저소스부(4)가 위치되는 쪽에 설치되어 있다.
상기에서 미설명된 도면상의 부호는 종래와 동일한 것을 나타낸 것이다.
상기한 바와 같은 구조로 되는 본 발명의 일례에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 작용을 설명하면 다음과 같다.
레이저소스부(4)에서 나온 레이저는 매니폴드(3)의 중심을 지나 먼저 제 1 치형반사경(7)의 최상측에 형성된 이중반사홈(7a)의 일측 경사면으로 입사한 후 두 번의 반사를 거쳐 다른 쪽 경사면을 통해 조사되어 매니폴드(3)의 중심을 지나 제 2 치형반사경(8)의 최하측 이중반사홈(8a)의 일측 경사면으로 입사하게 된다. 여기서는 상기와 유사한 방식으로 제 1 치형반사경(7)의 상측에서 두 번째 이중반사홈(7a)으로 레이저를 입사시키게 되고, 이러한 과정이 반복되어 제 2 치형반사경(8)의 최상측 이중반사홈(8a)으로부터 나온 레이저가 제 1 치형반사경(7)의 최하측 이중반사홈(7a)으로부터 반사된 후에는 빔스톱부(5)로 입사되면서 레이저가 멈추게 된다.
상기한 다수회의 반사과정에서 레이저는 매니폴드(3)의 중심을 지나도록 반사되고, 매니폴드(3)의 중심에서 보면 양쪽으로 부채꼴 형으로 레이저가 분포되게 되는데, 레이저소스부(4)가 있는 편에서 제 1 치형반사경(7)쪽으로 향하는 레이저빔의 개수는 레이저소스부(4)에서 나간 하나의 레이저빔과 제 2 치형반사경(8)의 각 이중반사홈(8a)에서 반사되어 나간 것을 합한 개수이고, 반대방향 즉, 제 1 치형반사경(7)쪽에서 레이저소스부(4) 및 빔스톱부(5)가 있는 편으로 향하는 레이저빔의 개수는 제 1 치형반사경(7)의 이중반사홈(7a)의 개수와 동일하게 되며, 제 1 치형반사경(7)의 이중반사홈(7a)의 개수가 제 2 치형반사경(8)의 이중반사홈(8a)의 개수보다 하나 많은 점을 생각하면 양방향의 레이저빔의 개수는 동일하게 된다. 이러한 레이저빔이 파티클에 의해 산란되어 레이저검출부(6)로 입사한 후의 과정은 종래와 동일하게 이루어진다.
상기한 바와 같이, 레이저빔이 반사되며 매니폴드(3)의 중심을 지나게 되는 것은 레이저빔의 속도와 매니폴드의 치수를 감안할 때 거의 동시에 여러개의 레이저소스에서 레이저가 발사된 것으로 볼수 있어 레이저빔의 파워가 향상되게 되는 것이다.
이렇게 마주보는 치형반사경(7,8)을 이용하여 레이저의 파워를 증폭하는 것은 기타 레이저를 이용한 기계가공분야 등 타부문에도 적용가능하다.
한편, 도 4 는 본 발명의 다른 일례에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 구조와 작용을 도시한 단면도로서, 이를 참조하면 본 발명의 다른 일례는 매니폴드(3)의 내측면 중 레이저검출부(6)의 맞은편에 파티클에 의해 산란되어 상기 레이저검출부(6)의 맞은편으로 방사된 빛을 상기 레이저검출부(6)의 입구 측으로 반사시키는 반사경(9)이 설치된 것이다.
여기서, 상기한 반사경(9)은 파티클에 의해 산란되어 레이저검출부(6)의 맞은편에 도달되는 빛이 상기 레이저검출부(6)의 입구로 입사되도록 하기 위한 것이므로, 상기 매니폴드(3)의 중심에서 산란되어 방사형으로 진행해온 빛을 반사시키면 이 반사된 빛이 상기 레이저검출부(6)의 입구로 입사되도록 그 단면이 적당한 곡률반경을 가진 원호형으로 형성되어 있다.
또한, 다른 실시 예에 따른면, 상기 반사경(9)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 빛을 반사하는 반사면이 톱니형이나 계단형으로 형성될 수도 있다.
상기 치형반사경(7,8) 내지 반사경(9)은 수정(quartz)재질로 그리고 뒷면을 은으로 폴리싱(polishing)하여 제작함으로써 레이저의 흡수를 방지하고 반사되는 빛을 극대화하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 도 4 에 도시된 본 발명에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서의 작용은 종래의 것과 유사하게 이루어지며, 하나의 차이점은 파티클에 의해 산란되어 반사된 빛중 많은 양이 충분한 세기와 밝기로 레이저검출부(6)로 입사되어 파티클 측정에 사용된다는 점에 있다.
상기 도 3 및 도 4 에서는 치형반사경(7,8) 또는 반사경(9) 중 하나만을 구비한 인시튜 파티클 모니터링 센서를 도시하고 있으며 두가지 모두를 구비하도록 제작하는 것도 바람직하다.
상기한 바와 같은 구조로 되는 본 발명에 의한 인시튜 파티클 모니터링 센서는 두 개의 치형반사경을 매니폴드의 내부 소정위치에 설치하므로써 레이저소스를 교체할 필요없이 높은 출력의 레이저빔을 얻을 수 있으므로 경제적으로 센서의 감도를 향상시킬 수 있고, 레이저빔의 폭이 커져 파티클 검출영역이 커지게 되므로 보다 측정의 신뢰도가 향상되게 되는 효과가 있다.
그리고 반사경에 의해 파티클에 의해 산란되어 나온 빛 중 보다 많은 부분이 충분한 밝기와 세기를 보유한 상태로 레이저검출부로 입사되도록 하므로써 전체적으로 감도와 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
Claims (3)
- 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인 일부분을 대체하도록 상기 펌핑라인에 결합되는 매니폴드와, 상기 매니폴드의 일측에 설치되어 매니폴드의 중심을 가로지르도록 레이저를 발사시키는 레이저소스부와, 상기 매니폴드의 내측면 중 상기 레이저소스부에서 발사된 레이저가 도달되는 제 1 지점 및 이 제 1 지점의 맞은편에 서로 마주보게 설치되어 상기한 레이저가 그 경로를 조금씩 달리하면서 상기 매니폴드의 중심을 가로질러 수회 왕복되도록 레이저의 입사위치와 반사위치를 미소량 변화시켜 가면서 상기 레이저를 반사시키는 제 1 치형반사경 및 제 2 치형반사경과, 상기 매니폴드 중 상기 제 1 치형반사경 및 제 2 치형반사경을 통한 반사과정을 마친 레이저가 입사되는 지점에 설치되어 상기 레이저를 소멸시키는 빔스톱퍼와, 상기 매니폴드로 유입된 파티클에 의해 레이저가 산란되는 경우 이렇게 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부를 포함한 것을 특징으로 하는 인시튜 파티클 모니터링 센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 치형반사경 및 제 2 치형반사경은 각각 레이저의 입사위치와 반사위치를 미소량 변화시켜 가면서 상기 레이저를 반사시킬 수 있도록 두 개의 경사면이 마주보며 상기 매니폴드 내부를 향해 확개 형성된 이중반사홈을 다수 구비하여, 상기 이중반사홈 중 하나의 경사면으로 입사된 레이저가 두 번의 반사를 통해 방향을 미소량 바꿔 다른 경사면에서 상기 매니폴드의 중심을 지나게 출사되도록 형성되고,상기 제 2 치형반사경은 그 이중반사홈의 개수가 상기 제 1 치형반사경의 이중반사홈 개수보다 하나 더 적게 되도록 형성되며,상기 빔스톱부는 제 1 치형반사경과 제 2 치형반사경을 통한 반사과정을 거친 후 상기 제 1 치형반사경의 최하단에 형성된 이중반사홈에서 출사된 레이저를 소멸시킬 수 있도록 매니폴드 중 상기 레이저소스부가 위치되는 쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 인시튜 파티클 모니터링 센서.
- 장비의 챔버 후단에 설치되어 있는 펌핑라인 일부분을 대체하도록 상기 펌핑라인에 결합되는 매니폴드와, 상기 매니폴드의 일측에 설치되어 매니폴드의 중심을 가로지르도록 레이저를 발사시키는 레이저소스부와, 상기 매니폴드 중 상기 레이저소스부에서 발사된 레이저가 입사되는 지점에 설치되어 상기 레이저를 소멸시키는 빔스톱퍼와, 상기 매니폴드로 유입된 파티클에 의해 레이저가 산란되는 경우 이렇게 산란된 레이저의 일부를 검출하여 그 밝기나 세기등을 측정하는 레이저검출부와, 상기 매니폴드의 내측면 중 상기 레이저검출부의 맞은편에 설치되고 그 단면이 원호형으로 형성되어 파티클에 의해 산란되어 레이저검출부의 맞은편으로 방사된 빛을 상기 레이저검출부의 입구 측으로 반사시키는 반사경을 포함한 것을 특징으로 하는 인시튜 파티클 모니터링 센서.
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| KR1019980003802A KR100286332B1 (ko) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 인시튜파티클모니터링센서 |
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-
1998
- 1998-02-10 KR KR1019980003802A patent/KR100286332B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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| KR19990069506A (ko) | 1999-09-06 |
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