KR101096156B1 - 입자 측정 장치 - Google Patents

입자 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101096156B1
KR101096156B1 KR1020100065594A KR20100065594A KR101096156B1 KR 101096156 B1 KR101096156 B1 KR 101096156B1 KR 1020100065594 A KR1020100065594 A KR 1020100065594A KR 20100065594 A KR20100065594 A KR 20100065594A KR 101096156 B1 KR101096156 B1 KR 101096156B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
main pipe
particles
rotating blade
particle
Prior art date
Application number
KR1020100065594A
Other languages
English (en)
Inventor
권용택
최정석
안강호
안진홍
정혁
Original Assignee
안강호
(주)에이치시티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안강호, (주)에이치시티 filed Critical 안강호
Priority to KR1020100065594A priority Critical patent/KR101096156B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101096156B1 publication Critical patent/KR101096156B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging
    • G01N15/0211—Investigating a scatter or diffraction pattern
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N15/1434—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers using an analyser being characterised by its optical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust

Abstract

본 발명은 입자 측정 장치에 관한 것으로, 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한 광 발생부와 메인 파이프 사이 및 광 검출부와 메인 파이프 사이에 회전 블레이드를 장착함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 방지하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치를 제공한다.

Description

입자 측정 장치{Paticle Measurement Apparatus}
본 발명은 입자 측정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한 광 발생부와 메인 파이프 사이 및 광 검출부와 메인 파이프 사이에 회전 블레이드를 장착함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 방지하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 작업 설비 내에 오염 입자가 발생하게 되면, 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있으므로, 고도의 청결 상태가 유지될 수 있도록 클린룸과 같은 청정 설비 내에서 공정이 진행되고 있으며 이러한 설비에서는 오염 입자에 대한 실시간 감시 또한 매우 엄격하게 이루어지고 있다.
따라서, 이러한 설비에서는 설비 내의 오염 입자 측정을 위한 별도의 입자 측정 장치가 사용되고 있으며, 이러한 입자 측정 장치를 통해 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 입자 분포 상태가 측정되고 있다.
이러한 입자 측정 장치는 임의의 측정 챔버 내의 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수 등을 측정하는 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.
입자 측정 장치의 종류는 측정 가능한 입자의 크기 또는 측정 방식 등에 따라 다양하게 분류되는데, 통상 나노 수준의 입자를 측정하기 위한 입자 측정 장치로는 빛을 이용한 방식으로 광 산란 방식과 광 흡수 방식으로 크게 대별된다.
광 산란 방식은 측정 챔버 내에 광을 입사한 후 측정 챔버 내부 공간에서 유동하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 파악하는 방식이고, 광 흡수 방식은 측정 챔버 내에 광을 입사한 후 측정 챔버 내부 공간에서 유동하는 입자에 의해 흡수되는 광량을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 파악하는 방식이며, 이 두가지 방식의 입자 측정 장치는 사용자의 필요에 따라 선택적으로 널리 사용되고 있다.
이 중 광 산란 방식의 입자 측정 장치의 원리를 좀 더 자세히 살펴보면, 측정 챔버 내에 하나의 초점을 형성하도록 입사광을 발생시키고, 이러한 입사광과 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생하는 산란광을 검출하여 입자의 크기 및 개수를 측정하게 된다. 일반적으로 입자의 크기가 0.05μm 내지 4μm 인 경우, 입자의 크기는 입자 크기와 빛의 세기와의 관계를 규명하는 Mie 이론을 적용하여 이론적으로 산출할 수 있는데, 일반적인 광 산란 방식 입자 측정 장치는 이와 같이 이론적으로 산출되는 산란광의 인텐서티와 실제 측정된 산란광의 인텐서티 값을 비교하여 입자의 크기 및 개수를 측정하도록 구성된다.
따라서, 입자 측정 장치는 측정 신뢰도를 높이기 위해 노이즈 발생이 최소화되도록 설계되는데, 이를 위해 입사광을 발생시키는 광 발생부와, 입자로부터 산란된 산란광을 수광하여 검출하는 광 검출부는 외부 입자로부터 오염되지 않도록 진공 상태로 형성된다. 즉, 광 발생부 및 광 검출부에는 입자가 유동하는 공간과 별도로 분리된 진공 영역을 형성하도록 별도의 진공 윈도우가 장착된다.
그러나 일반적인 입자 측정 장치는 이러한 진공 윈도우가 입자 유동 공간에 노출된 상태로 구성되기 때문에, 그 구조상 입자 유동 공간의 일부 입자들이 진공 윈도우 표면에 부착되어 진공 윈도우를 오염시키게 된다. 이와 같이 진공 윈도우가 오염되면, 진공 윈도우에 부착된 오염 입자들이 노이즈로 작용하여 입사광 또는 산란광에 변화를 발생시키고, 이에 따라 장치의 측정 효율이 저하되고 입자의 분포 상태에 대한 정확한 측정 결과를 얻을 수 없게 되는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관에 메인 파이프를 연결하는 방식으로 클린룸 설비의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있는 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광 발생부와 메인 파이프 사이 및 광 검출부와 메인 파이프 사이에 회전 블레이드를 장착함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 방지하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 입자 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 산란광을 이용하여 입자의 분포 상태를 측정하는 입자 측정 장치에 있어서, 클린룸 설비의 공기 배관과 연통되도록 공기 배관의 중단에 연결 결합되는 메인 파이프; 상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 메인 파이프의 내부 공간에 초점이 형성되도록 입사광을 발생시키는 광 발생부; 상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 입사광과 상기 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 수광 검출하는 광 검출부; 상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 또는 상기 메인 파이프와 상기 광 검출부 사이에 장착되어 상기 메인 파이프로부터 상기 광 발생부 또는 광 검출부로 향하는 입자의 흐름을 방지하도록 회전하는 회전 블레이드; 및 상기 회전 블레이드를 회전 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치를 제공한다.
이때, 상기 회전 블레이드는 입사광 또는 산란광의 진행 방향과 평행하게 형성된 회전축을 중심으로 회전하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전 블레이드는 상기 회전축을 중심으로 회전하며 입자와 충돌한 후, 충돌한 입자가 상기 광 발생부 또는 광 검출부로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 회전 블레이드의 입자 충돌면이 상기 회전축에 대해 경사지게 배치될 수 있다.
이때, 상기 회전 블레이드는 회전 진행 방향의 입자 충돌면이 상기 회전축에 대해 45°각도를 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 입자 측정 장치는 상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 또는 상기 메인 파이프와 상기 광 검출부 사이에 장착되어 상기 광 발생부 또는 광 검출부를 각각 상기 메인 파이프와 연통 결합시키고 내부에는 상기 회전 블레이드가 장착되는 연결 케이스를 더 포함하고, 상기 회전 블레이드의 회전축은 상기 광 발생부로부터 발생되는 입사광 경로 및 상기 광 검출부로 수광되는 산란광 경로와 간섭되지 않도록 상기 연결 케이스 내부에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 광 발생부와 광 검출부가 장착된 메인 파이프를 클린룸 설비의 공기 배관에 직접 연결함으로써, 메인 파이프의 내부 공간에 공기 배관과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관에 메인 파이프를 연결하는 방식으로 클린룸 설비의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 광 발생부와 메인 파이프 사이 및 광 검출부와 메인 파이프 사이에 회전 블레이드를 장착함으로써, 메인 파이프 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부 및 광 검출부로 유입되는 것을 방지하고, 이에 따라 광 발생부 및 광 검출부의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 회전 블레이드가 회전하며 입자와 충돌한 후 충돌한 입자가 광 발생부 또는 광 검출부로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 경사지게 형성됨으로써, 진공 상태의 메인 파이프 공간에서 회전 블레이드와 입자와의 충돌에 의해 입자의 운동 방향을 전환시켜 광 발생부 및 광 검출부의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 형상을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 회전 블레이드의 형상을 개략적으로 도시한 사시도 및 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 산란광 진행 과정을 개념적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 설치 형상을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 반도체 공정 또는 LCD 공정의 설비인 클린룸 설비(10)와 같은 청정 설비의 공기 배관(11)에서 유동하는 입자와 입사광(I)과의 충돌에 의해 발생하는 산란광(S)을 검출하여 클린룸 설비 내에 존재하는 입자의 분포 상태, 즉 입자의 크기 및 개수를 측정하는 장치로서, 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)과 연통되게 설치되는 메인 파이프(100)와, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 연통되게 장착되는 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와, 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 각각 배치되는 회전 블레이드(500)와, 회전 블레이드(500)를 회전 구동하는 구동부(600)를 포함하여 구성된다. 이때, 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 각각 개재되어 광 발생부(200)와 메인 파이프(100), 광 검출부(300) 및 메인 파이프(100)를 각각 연통 결합시키는 연결 케이스(400)를 더 포함할 수 있고, 회전 블레이드(500)는 이러한 연결 케이스(400) 내부에 배치되는 형태로 구성될 수 있다.
메인 파이프(100)는 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 연통되도록 공기 배관(11)의 중단에 연결 결합되는데, 일반적인 배관 연결 방법을 따라 플랜지 결합 방식으로 결합될 수 있다. 즉, 메인 파이프(100)의 길이 방향 양단에 외측 방향으로 돌출된 플랜지부(101)가 형성되고, 이러한 플랜지부(101)를 통해 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)과 결합될 수 있다. 따라서, 메인 파이프(100)는 공기 배관(11)의 일부로서 기능하며 공기 배관(11)의 공기 흐름이 그대로 유지되도록 설치된다.
즉, 클린룸 설비(10)는 내부 공간에서 공기의 일정 흐름을 유도하여 청정 환경을 유도하도록 구성되는데, 이러한 공기 흐름을 위해 공기 배관(11)을 설치하게 되고, 공기 배관(11)으로는 클린룸 설비(10)의 내부 공간으로부터 공기가 유입됨과 동시에 클린룸 설비(10)의 내부 공간에 부유하는 오염 입자가 함께 유입되어 유동하게 된다. 이러한 구조에 따라 메인 파이프(100)를 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 동일 배관을 이루도록 설치하게 되면, 메인 파이프(100)의 내부 공간에는 실제 공기 배관(11)과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생하게 되어 이후 설명할 입자의 분포 상태에 대한 측정을 정확하고 용이하게 수행할 수 있다. 이때, 공기 배관(11) 및 클린룸 설비(10)의 내부 공간은 공기 흡입을 통해 진공압이 형성되며, 이에 따라 공기 배관(11)에 연통 결합되는 메인 파이프(100)의 내부 공간 또한 진공압이 형성된다.
한편, 메인 파이프(100)의 외주면에는 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)가 내부 공간과 연통되게 결합되는데, 이러한 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)와의 결합을 위해 메인 파이프(100)의 외주면에는 외향 돌출된 연결부(110)가 형성된다. 이러한 연결부(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 내부 공간과 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 내부 공간이 서로 연통되도록 외향 돌출된 관통홀의 형태로 형성된다.
광 발생부(200)는 메인 파이프(100)의 내부 공간에 초점(F)이 형성되도록 입사광(I)을 발생시키는 장치로, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 연통되게 장착되는데, 입사광(I)으로 레이저 광이 적용될 수 있도록 레이저 다이오드(220)와, 레이저 다이오드(220)로부터 발생된 레이저 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈(230)를 포함하여 구성된다. 레이저 다이오드(220)로부터 발생된 레이저 광은 일정 크기의 방출 각도를 가지며, 이러한 레이저 광은 포커싱 렌즈(230)를 통해 포커싱되며 메인 파이프(100) 내부 공간의 특정 지점에 초점(F)을 형성한다. 이때, 포커싱 렌즈(230)는 다수개 장착될 수 있으며, 메인 파이프(100)의 종류 및 포커싱 거리 등 측정 조건에 따라 포커싱 렌즈(230)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 입사광(I)의 초점(F) 위치는 메인 파이프(100)의 중앙부에 형성되는 것이 바람직하나, 이와 달리 메인 파이프(100)의 가장 자리 부분에 형성될 수도 있으며, 이는 측정 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 광 발생부(200)는 이러한 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)를 수용 장착할 수 있도록 광 발생부 경통(210)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 광 발생부 경통(210) 내부 공간이 분리 구획될 수 있도록 별도의 진공 윈도우(240)가 더 구비된다. 즉, 광 발생부(200)는 광 발생부 경통(210)의 내부 공간에 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)가 배치되고, 이러한 광 발생부 경통(210)의 내부 공간이 진공 윈도우(240)에 의해 분리 구획됨으로써, 메인 파이프(100) 내부 유동 입자에 의한 광 발생부(200) 내부 공간의 오염이 방지되도록 구성된다. 이때, 진공 윈도우(240)는 광 발생부 경통(210)의 메인 파이프(100)를 향하는 일단부에 장착되어 광 발생부 경통(210)이 메인 파이프(100)의 내부 공간으로부터 분리 구획되도록 하고 이에 따라 내부에 장착된 레이저 다이오드(220)와 포커싱 렌즈(230)를 보호할 수 있도록 구성된다.
광 검출부(300)는 광 발생부(200)에 의해 발생된 입사광(I)과 입사광(I)의 초점(F) 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광(S)을 수광하여 검출한다. 산란광(S)은 입자로부터 모든 방향으로 발생되기 때문에, 광 검출부(300)는 이러한 산란광(S)의 일부를 집광하여 검출할 수 있도록 산란광(S)을 집광하는 집광 렌즈(330)와, 집광 렌즈(330)에 의해 집광된 산란광(S)을 검출하는 검출 센서(320)를 포함하여 구성된다. 따라서, 입사광(I)이 입자와 충돌하여 산란광(S)이 발생하면, 산란광(S) 중 일부는 집광 렌즈(330)에 의해 집광되어 검출 센서(320)로 전송되며, 검출 센서(320)에 의해 산란광(S)의 인텐서티가 측정된다. 이와 같이 측정된 산란광(S)의 인텐서티는 별도의 연산부(미도시)를 통해 Mie 이론 등을 적용한 이론적인 값과 비교하여 입자의 크기를 연산 측정한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 입자가 메인 파이프(100) 내부 공간에서 일정한 흐름 방향으로 유동하는 경우, 입자가 입사광(I)의 초점(F) 영역을 통과할 때마다 산란광(S)이 발생하게 되므로, 연산부는 이러한 산란광(S) 발생 횟수를 통해 입자의 개수를 연산 측정할 수 있다.
한편, 광 검출부(300) 또한 광 발생부(200)와 마찬가지 방식으로 집광 렌즈(330)와 검출 센서(320)를 내부에 수용 장착하는 광 검출부 경통(310)을 더 포함하며, 이러한 광 검출부 경통(310) 내부 공간이 분리 구획될 수 있도록 별도의 진공 윈도우(350)가 더 구비된다. 이러한 구조를 통해 광 검출부 경통(310)의 내부 공간은 메인 파이프(100)의 내부 유동 입자에 의한 오염이 방지되도록 구성된다. 이때, 진공 윈도우(350)는 광 검출부 경통(310)의 메인 파이프(100)를 향하는 일단부에 장착되어 광 검출부 경통(310)이 메인 파이프(100)의 내부 공간으로부터 분리 구획되도록 하고 이에 따라 내부에 장착된 검출 센서(320)와 집광 렌즈(330)를 보호할 수 있도록 구성된다.
회전 블레이드(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 광 발생부(200)와 메인 파이프(100) 사이 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 배치되어 구동부(600)에 의해 회전 구동되도록 구성된다. 이러한 회전 블레이드(500)는 하나의 회전축(510)에 장착되어 회전 구동하며 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300)로 향하는 입자의 흐름을 방지하도록 구성되는데, 이때, 회전 블레이드(500)의 회전축(510)은 도 2에 도시된 바와 같이 입사광(I) 또는 산란광(S)의 진행 방향과 평행하게 형성되는 것이 바람직하나, 이와 달리 입사광(I) 또는 산란광(S)의 진행 방향에 대한 직각 방향으로 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 이러한 회전 블레이드(500)의 회전에 의해 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300)로 향하는 입자의 흐름이 방지되는 원리는 회전 블레이드(500)가 회전하며 유입되는 입자(P)와 충돌하여 입자(P)의 운동 방향이 바뀌게 되는 원리인데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 광 발생부(200)와 메인 파이프(100)를 상호 연통시키고 광 검출부(300)와 메인 파이프(100)를 상호 연통시키는 별도의 연결 케이스(400)가 광 발생부(200)와 메인 파이프(100) 사이 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 각각 장착될 수 있으며, 이에 따라 회전 블레이드(500)는 이러한 연결 케이스(400)의 내부에 장착되어 회전 구동되도록 구성될 수 있다. 물론, 이와 달리 별도의 연결 케이스(400)를 장착하지 않고, 단순히 메인 파이프(100)의 연결부(110)를 길게 연장하여 회전 블레이드(500)를 연결부(110) 내부 공간에 장착하는 방식으로 구성하거나 또는 광 발생부 경통(210) 및 광 검출부 경통(310)의 일단을 길게 연장하여 회전 블레이드(500)를 광 발생부 경통(210) 및 광 검출부 경통(310)의 연장된 끝단 부분에 장착하는 방식으로 구성될 수도 있을 것이다.
이와 같은 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 광 발생부(200)와 광 검출부(300)가 장착된 메인 파이프(100)를 클린룸 설비(10)의 공기 배관(11)에 직접 연결함으로써, 메인 파이프(100)의 내부 공간에 공기 배관(11)과 동일한 오염 입자의 흐름이 발생되어 클린룸 설비(10)의 입자 분포 상태를 더욱 정확하게 측정할 수 있으며, 또한, 단순히 공기 배관(11)에 메인 파이프(100)를 연결함으로써 클린룸 설비(10)의 내부 공간 전체에 대한 오염 입자 분포를 용이하게 측정할 수 있다.
이때, 광 발생부(200)와 메인 파이프(100) 사이 및 광 검출부(300)와 메인 파이프(100) 사이에 별도의 회전 블레이드(500)를 장착함으로써, 메인 파이프(100) 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)로 유입되는 것을 어렵게 하고, 이에 따라 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 오염이 방지되어 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.
즉, 일반적인 입자 측정 장치는 입자의 유동 공간과 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)의 거리가 근접하여 광 발생부(200)와 광 검출부(300)에 측정 대상인 오염 입자가 부착되고, 이와 같이 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)에 부착된 오염 입자가 노이즈로 작용함으로써, 입자 분포 상태에 대한 정확한 측정 결과를 얻기가 어려웠는데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 회전 블레이드(500)를 통해 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)에 대한 오염 입자의 유입을 방지함으로써, 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.
다음으로, 회전 블레이드(500)의 구성에 대해 좀 더 자세히 살펴본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치의 회전 블레이드의 형상을 개략적으로 도시한 사시도 및 평면도로서, 회전 블레이드(500)는 하나의 회전축(510)에 1개만 부착될 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 2개 또는 그 이상 부착될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라 회전축(510)에 장착되는 회전 블레이드(500)의 개수는 1개 또는 2개 정도로 작게 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 회전 블레이드(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 연결 케이스(400) 내부 공간에서 회전하는 동안 입사광(I) 또는 산란광(S)의 경로를 일시적으로 차단할 수도 있기 때문에, 회전 블레이드(500)의 개수가 적을수록 입사광(I) 또는 산란광(S)에 대한 경로 차단이 확률적으로 감소하게 되므로, 입자(P)의 흐름을 방지할 수 있는 범위에서 최소한의 개수로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 회전 블레이드(500)는 전술한 바와 같이 회전축(510)이 입사광(I) 및 산란광(S)의 진행 방향과 평행하게 형성되는 것이 바람직한데, 이와 같이 형성되는 것이 회전 블레이드(500)의 회전에 의해 발생하는 입사광(I) 또는 산란광(S)에 대한 경로 차단 현상이 최소화될 수 있기 때문이다. 즉, 회전축(510)이 입사광(I) 및 산란광(S)의 진행 방향에 대한 직각 방향으로 형성되면, 그 구조상 회전 블레이드(500)의 1회전당 입사광(I) 또는 산란광(S)에 대한 경로 차단 시간이 더욱 길어질 수 있으므로, 이를 최소화할 수 있도록 회전축(510)이 입사광(I) 및 산란광(S)의 진행 방향과 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 회전 블레이드(500)가 회전하며 입사광(I) 및 산란광(S) 경로를 일부 차단할 수 있는데, 이러한 경로 차단 현상에 따른 측정 오차는 실질적으로 광 검출부(300)에서 수광 검출되는 산란광(S)에 대한 세기를 조절함으로써 가능하고, 이러한 측정 결과에 대한 최적의 조절 상태는 실험적인 방법을 통해 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 이와 같이 회전 블레이드(500)가 연결 케이스(400)의 수직 단면에 대한 전체 영역을 회전 이동하며 입자(P)의 유입을 방지하도록 구성되지만, 이와 달리 회전 블레이드(500)의 회전축(510)은 연결 케이스(400) 내부에서 입사광 경로 및 산란광 경로와 간섭되지 않도록 연결 케이스(400)의 가장자리에 형성되는 것이 바람직하다(도 2 및 도 4 참조).
이상과 같이 구성된 회전 블레이드(500)는 회전에 의해 연결 케이스(400) 내부에서 송풍력을 발생시키는 것이 아니라 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300) 측으로 유입되는 입자(P)와 충돌하며 입자(P)의 운동 방향을 전환시키는 역할을 수행한다. 즉, 메인 파이프(100) 및 연결 케이스(400) 내부 공간은 전술한 바와 같이 공기 배관(11) 및 클린룸 설비(10)와 마찬가지로 진공압이 형성되므로, 진공 상태에서는 회전 블레이드(500)가 회전하더라도 바람이 발생되지 않거나 또는 아주 미세하게 발생하기 때문에, 실질적으로 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300) 측으로 유입되는 입자(P)는 회전 블레이드(500)와의 충돌에 의해 운동 방향이 전환되고, 이에 따라 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300) 측으로 향하는 입자(P)의 흐름이 방지되어 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300)의 진공 윈도우(240,350)에 대한 입자 오염이 방지된다.
따라서, 회전 블레이드(500)는 회전축(510)을 중심으로 회전하며 입자(P)와 충돌한 후, 충돌한 입자(P)가 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 회전 블레이드(500)의 입자 충돌면이 회전축(510)에 대해 경사각(α)을 이루도록 경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 경사각(α)은 회전 블레이드(500)와 충돌한 입자(P)가 회전축(510) 방향으로 이동하도록 45°각도로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 회전 블레이드(500)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 입자(P)는 상대적으로 회전 블레이드(500)의 충돌면에 수직 상향 방향으로 입사되는 것과 마찬가지로 충돌하게 되므로, 회전 블레이드(500)의 충돌면이 45°각도로 형성되는 경우 충돌한 입자(P)는 그 경사각에 따라 반사되며 도 3의 (b)에 가는 화살표로 표시된 바와 같이 회전축(510) 방향으로 이동하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 연결 케이스(400) 내부 공간이 진공 상태이기 때문에, 회전 블레이드(500)의 회전에 의해 바람이 발생되지 않거나 미세하게 발생되는데, 이러한 미세 바람이 발생되는 경우를 대비하여 회전 블레이드(500)의 경사 방향은 도 3에 굵은 화살표로 도시된 바와 같이 충돌한 입자(P)에 전달되는 운동 방향과 마찬가지로 광 발생부(200) 또는 광 검출부(300)로부터 멀어지는 방향으로 바람이 발생될 수 있도록 회전 방향을 고려하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 측정 장치는 이와 같이 회전 블레이드(500)를 통해 메인 파이프(100)의 내부 공간을 유동하는 입자가 광 발생부(200) 및 광 검출부(300)로 유입되지 않도록 구성되고, 이에 따라 메인 파이프(100)의 내부 공간을 유동하는 입자의 흐름이 더욱 균일하게 형성될 수 있으므로 이로 인한 산란광(S)의 발생 또한 더욱 정확하여 입자 분포 상태에 대한 더욱 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 광 발생부(200)에서는 초점(F)이 메인 파이프(100)의 내부 공간에 위치하도록 입사광(I)을 발생시키고, 광 검출부(300)에서는 회전 블레이드(500)에 의해 입사광(I)의 초점(F) 영역을 집중적으로 통과하는 입자에 의해 발생하는 산란광(S)을 수광 검출하여 입자의 분포 상태를 파악하기 때문에 더욱 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다.
이때, 광 발생부(200)와 광 검출부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 메인 파이프(100)의 양측에 위치하도록 일렬 배치될 수 있으나, 이와 달리 직각 방향이나 특정 각도를 이루도록 배치될 수도 있으며, 이는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광(S)이 사방으로 발생하기 때문에 가능한 구조이다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 광 발생부(200)와 광 검출부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 상호 대향하는 방향으로 일렬 배치되는데, 이 경우 광 검출부(300)에는 광 발생부(200)의 입사광(I)이 직접 수광되지 않도록 입사광(I)을 차단하는 별도의 빔스토퍼(340)가 광 검출부 경통(310) 내부에 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 광 발생부(200)로부터 발생된 입사광(I)이 입자와 충돌하지 않는 경우, 입사광(I)은 초점(F)을 통과하여 계속 전진 진행하게 되는데, 이러한 입사광(I)이 검출 센서(320)에 수광되면 이는 검출 센서(320)에서 노이즈로 작용하게 되므로, 이러한 입사광(I)이 검출 센서(320)에 수광되지 않도록 별도의 빔스토퍼(340)가 장착되는 것이 바람직하다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 입자와의 충돌에 의해 발생된 산란광(S) 중 빔스토퍼(340) 영역을 벗어난 산란광(S) 만이 검출 센서(320)에 수광되며, 이러한 전방 산란 검출 방식은 다른 방식에 비해 더욱 정확한 측정 결과를 제공할 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 메인 파이프 200: 광 발생부
300: 광 검출부 400: 연결 케이스
500: 회전 블레이드 510: 회전축
600: 구동부

Claims (5)

  1. 산란광을 이용하여 입자의 분포 상태를 측정하는 입자 측정 장치에 있어서,
    클린룸 설비의 공기 배관과 연통되도록 공기 배관의 중단에 연결 결합되는 메인 파이프;
    상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 메인 파이프의 내부 공간에 초점이 형성되도록 입사광을 발생시키는 광 발생부;
    상기 메인 파이프와 연통되게 결합되어 상기 입사광과 상기 입사광의 초점 영역을 통과하는 입자와의 충돌에 의해 발생되는 산란광을 수광 검출하는 광 검출부;
    상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 또는 상기 메인 파이프와 상기 광 검출부 사이에 장착되어 상기 메인 파이프로부터 상기 광 발생부 또는 광 검출부로 향하는 입자의 흐름을 방지하도록 회전하는 회전 블레이드; 및
    상기 회전 블레이드를 회전 구동하는 구동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드는
    입사광 또는 산란광의 진행 방향과 평행하게 형성된 회전축을 중심으로 회전하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드는
    상기 회전축을 중심으로 회전하며 입자와 충돌한 후, 충돌한 입자가 상기 광 발생부 또는 광 검출부로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 회전 블레이드의 입자 충돌면이 상기 회전축에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드는 회전 진행 방향의 입자 충돌면이 상기 회전축에 대해 45°각도를 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 파이프와 상기 광 발생부 사이 또는 상기 메인 파이프와 상기 광 검출부 사이에 장착되어 상기 광 발생부 또는 광 검출부를 각각 상기 메인 파이프와 연통 결합시키고 내부에는 상기 회전 블레이드가 장착되는 연결 케이스를 더 포함하고, 상기 회전 블레이드의 회전축은 상기 광 발생부로부터 발생되는 입사광 경로 및 상기 광 검출부로 수광되는 산란광 경로와 간섭되지 않도록 상기 연결 케이스 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 장치.
KR1020100065594A 2010-07-07 2010-07-07 입자 측정 장치 KR101096156B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100065594A KR101096156B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 입자 측정 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100065594A KR101096156B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 입자 측정 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101096156B1 true KR101096156B1 (ko) 2011-12-20

Family

ID=45506610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100065594A KR101096156B1 (ko) 2010-07-07 2010-07-07 입자 측정 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101096156B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180117329A (ko) * 2017-04-19 2018-10-29 엘지이노텍 주식회사 입자 센싱 장치
KR102142248B1 (ko) * 2019-04-12 2020-08-07 (주)에이치앤지텍 압축 공기의 입자 측정 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343552A (en) 1979-12-28 1982-08-10 Purecycle Corporation Nephelometer
JPS61122553A (ja) 1984-11-20 1986-06-10 Shimizu Constr Co Ltd クリ−ンル−ム用煙感知器
JP2003279466A (ja) 2002-03-20 2003-10-02 Nikkiso Co Ltd 粒度センサー用測定セル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343552A (en) 1979-12-28 1982-08-10 Purecycle Corporation Nephelometer
JPS61122553A (ja) 1984-11-20 1986-06-10 Shimizu Constr Co Ltd クリ−ンル−ム用煙感知器
JP2003279466A (ja) 2002-03-20 2003-10-02 Nikkiso Co Ltd 粒度センサー用測定セル

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180117329A (ko) * 2017-04-19 2018-10-29 엘지이노텍 주식회사 입자 센싱 장치
KR102319455B1 (ko) * 2017-04-19 2021-10-28 엘지이노텍 주식회사 입자 센싱 장치
KR102142248B1 (ko) * 2019-04-12 2020-08-07 (주)에이치앤지텍 압축 공기의 입자 측정 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101132406B1 (ko) 광 산란 방식 입자 측정 장치
KR101159762B1 (ko) 입자 측정 장치
KR101088863B1 (ko) 입자 측정 장치
JP2010249812A (ja) 走行時間原理で動作する光センサ
EP2472248A2 (en) Microparticle detection apparatus
JP2010531236A5 (ko)
KR101096156B1 (ko) 입자 측정 장치
JP5662742B2 (ja) 粒径計測装置及び粒径計測方法
JP2006208254A (ja) 粉塵濃度検出装置
JP2008197094A (ja) 対象物上の１以上の構造位置の測定装置、測定装置における照明装置の使用方法及び測定装置における保護ガスの使用方法
KR101801087B1 (ko) 광산란을 이용한 입자측정장치
KR20200033619A (ko) 미세먼지 감지 센서 어셈블리
US20160074961A1 (en) Laser Machining Nozzle for a Laser Machining Device, and Laser Machining Device
JP2011027559A (ja) 水分測定装置及び水分測定方法
CN108917795B (zh) 面向星敏感器地面测试与验证的杂光抑制系统
KR20110058063A (ko) 광 흡수 방식 입자 측정 장치
KR101139776B1 (ko) 입자계수기용 또는 형광검출장비용 빔 덤퍼
KR101159761B1 (ko) 입자 측정 장치
US20220299883A1 (en) System and method for detecting debris in a photolithography system
US11440135B2 (en) Laser machining nozzle for a laser machining device, and laser machining device
JP2010261936A (ja) 反射光除去装置
US20230324276A1 (en) Method for calibrating a particle sensor, particle sensor, and apparatus having a particle sensor
US20240003678A1 (en) Apparatus and method for transmitting radiation to a rotating component
US20240003679A1 (en) Apparatus and method for detecting radiation deflected from a rotating component
CN208459235U (zh) 一种空气粒子检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151116

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee