KR101182821B1 - 누설 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

헬륨을 이용하는 누설 검사 장치 및 방법에 개시된다. 이 장치와 방법에서는 누설여부를 포함하는 정상상태 여부 판정 단계를 다수회 선행시킴으로써 대량 누설 가능성을 미리 파악하고 조치한다. 이는 진공 과정에서 피검사물 내부의 압력변화를 체크하여 판정하는 것으로서, 헬륨을 이용한 누설 검사에 앞서 실시된다. 나아가 헬륨을 이용한 누설 검사도 다단계로 수행함으로써 더욱 안정적이고 정밀도 높은 결과를 얻을 수 있다.

Description

누설 검사 장치 및 방법{LEAK TESTING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 누설(leak) 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 헬륨(He)을 이용하여 피검사물의 미세한 리크를 검출할 때 다단계의 판정을 통해 보다 더 효율적으로 누설을 검출할 수 있는 누설 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 누설 검사는 미세한 누설도 허용되지 않아야 하는 제품을 생산할 때 수행되고 있다. 이를테면 알루미늄으로 주조 제조되는 자동차 휠 림, 에어컨 부품, 내연기관의 연료 공급 부품 등과 같은 경우가 그러하다.

이러한 부품들은 미세한 리크조차도 치명적인 문제를 야기하기 때문에 매우 정밀한 사전검사가 요구된다. 따라서 보다 정밀한 검사를 수행하기 위해 대량으로 검사를 수행하기 보다는 각각의 부품마다 개별적으로 일일이 검사하는 방식을 택하고 있다.

정밀한 검사를 위해서 최근에는 보다 미세한 리크 검출이 가능한 헬륨이 많이 이용되고 있다. 헬륨은 밀도가 작고 비활성기체로서 미세한 리크를 검출하는 데 매우 적합한 물성을 지니고 있다. 따라서 헬륨을 피검사물의 내측 또는 외측으로 투입하고 투입한 반대측에서 헬륨 검출기를 이용하여 헬륨을 검출함으로써 누설여부를 판정하는 방식이 이용되고 있다.

그러나 종래의 헬륨을 이용한 누설검사 방식은 상술한 바와 같이 단순히 헬륨을 투입하여 반대측에서 헬륨의 검출하여 누설여부를 판정하기 때문에 여러 가지 문제점을 안고 있다.

이를테면, 불량정도가 심하여 굳이 헬륨을 이용하여 검사하지 않고서도 누설 판정을 할 수 있는 제품에 대해서도 일괄적으로 전체 공정을 적용하게 되어 매우 비효율적이다. 헬륨을 투입하여 누설을 최종적으로 검사하기까지는 여러 진공단계를 거쳐야 하기 때문에 불량정도가 심한 제품에 대해 전체 공정을 적용할 필요가 없음에도 불구하고 일괄적으로 전체 공정을 적용함으로써 시간과 비용이 허비되고 있는 것이다. 더구나, 불량정도가 심한 제품의 경우에는 헬륨 검출기 측으로 너무 과다한 헬륨이 축적되기 때문에 그를 해소하기 위해 상당한 시간 동안 장비가 정지되어야 하는 문제점이 자주 발생하고, 심지어는 장비가 고장을 일으키기까지 한다.

기존의 헬륨을 이용하여 누설을 검사하는 방식에 대하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 챔버 내에 제품을 내부와 외부가 기밀 격리되도록 안착시킨다. 이어 내부와 외부가 다른 진공도를 갖도록 진공시킨다. 그런 다음 진공도가 낮은 곳으로 헬륨을 공급하고 반대측에서 헬륨 검출기(detector)를 이용하여 헬륨을 검출한다. 제품에 리크가 있다면 자연스럽게 헬륨이 공급되지 않은 측에서 헬륨이 검출될 것이다.

그러나 이러한 기존의 일반적인 방식에서는 시스템이 자주 정지되는 문제점을 일으킨다. 이는 주로 헬륨 검출기에서 발생되는 것으로서, 종종 헬륨이 대량으로 누설됨으로써 헬륨검출기에 축적되어 그것이 해소될 때까지 정상 작동을 못하게 하기 때문이다. 이런 경우는 제품에 존재하는 구멍의 크기가 크거나 검사 장치 자체에서 실링이 제대로 이루어지지 않을 때 발생하는데, 기존의 방식에서는 그 빈도가 잦을 수밖에 없다. 불량정도가 심한 제품까지도 일괄적으로 전체 공정을 적용하거나, 정확하게 실링이 이루어지지 않았음에도 불구하고 공정이 그대로 진행되기 때문이다.

이와 같이 헬륨검출기가 제대로 동작하지 않거나 정지되는 경우, 부정확한 검출을 야기하고, 나아가 상당한 시간 동안 대기 및 보수를 수행하거나 심지어는 장비에 치명적인 손상을 일으키기도 하기 때문에 매우 비효율적이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 헬륨을 이용한 누출 검사를 수행하기 이전에 다단계에 걸쳐서 누설 여부를 포함하는 정상상태 여부를 판정함으로써 전체 공정에서 효율을 기할 수 있는 누설 검사 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 헬륨검출기를 보호하고 안정적으로 장치를 운영할 수 있는 누설 검사 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 다단계에 걸쳐서 누설 여부를 판정함으로써 실질적으로 신속하고 정밀한 누설 여부 판정이 가능한 누설 검사 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 누설 검사 장치를 제공하며, 이 장치는: 피검사물을 기밀 수용가능하고 내부에서 피검사물의 내부와 외부를 기밀 격리 가능한 챔버부; 상기 챔버부의 챔버를 진공 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 제1진공부; 상기 챔버부의 챔버 내에 수용된 상기 피검사물의 내부의 진공도를 감지하면서 진공 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 제2진공부; 상기 피검사물의 내부로 헬륨을 공급하고 회수 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 헬륨공급부; 상기 피검사물을 제외한 상기 챔버부의 챔버 내부의 헬륨을 검출하도록 상기 챔버부에 연결되는 헬륨검출부; 및 장치 전반의 동작 제어를 수행하고, 상기 피검사물의 누설 여부를 판정하며, 정해진 다수회의 시점에 상기 피검사물 내부의 압력에 따른 정상상태 여부를 판정하도록 설정된 제어부;를 포함하고, 상기 피검사물의 누설여부는 상기 피검사물을 제외한 상기 챔버부의 챔버 내에서 헬륨이 검출될 때 상기 피검사물에 누설이 존재한다고 판정하고, 상기 정상상태 여부는 상기 피검사물의 내부가 정해진 시점에 정해진 압력범위와 다른 값을 나타낼 때 비정상 판정을 내린다.

상기 챔버부에는 상기 피검사물 내부에 대하여 퍼지가스의 공급과 회수가 가능한 퍼지부가 더 연결된다.

본 발명은 또한 누설 검사 방법을 제공하며, 이 방법은: 피검사물을 챔버에 기밀 수용하고 또한 상기 챔버 내에서 피검사물의 내부와 외부를 기밀 격리하는 단계; 상기 챔버 내 피검사물의 외부를 제1진공도로 진공시키고 상기 피검사물의 내부를 제2진공도 진공시키며, 상기 제1진공도와 상기 제2진공도가 달성되는 동안 다수회에 걸쳐서 상기 피검사물의 내부가 정해진 시점에 정해진 압력범위에 도달하는지에 따라 정상상태 여부를 판정 단계; 및 상기 정상상태 여부의 판정에서 정상상태로 판정될 경우에 한해서 수행되는, 상기 피검사물의 내부로 헬륨을 공급하고 상기 챔버 내 피검사물의 외부로부터 헬륨을 검출하여 누설여부를 판정하는 헬륨을 이용한 누설 판정 단계;를 포함한다.

상기 헬륨을 이용한 누설 판정 단계는: 저압으로 헬륨을 공급하는 저압 헬륨 테스트와, 상기 저압 헬륨 테스트에서 헬륨이 검출되지 않을 경우에 한해서 수행되는 고압으로 헬륨을 공급하는 고압 헬륨 테스트를 포함한다.

상기 피검사물의 내부 압력에 따른 정상상태 여부를 판정하는 단계는: 상기 챔버 내 피검사물의 외부를 진공시키는 동안 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 제1진공 테스트와, 상기 피검사물의 내부로 소정 압력의 질소 또는 건조공기를 공급하고 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 내압 테스트와, 상기 피검사물의 내부를 제2 진공도로 진공시키면서 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 제2진공 테스트를 포함한다.

또한 상기 고압 헬륨 테스트가 완료된 후에, 상기 챔버과 헬륨 검출을 위해 헬륨이 통과한 통로를 질소를 이용하여 크리닝하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 인시츄(In-Situ)로 다단계에 걸쳐서 누설 검사 및 정상상태 여부를 판정함으로써 보다 효율적으로 누설 검사를 수행할 수 있다. 검사 공정 중 다수회에 걸쳐서 누설 여부를 포함하여 정상상태 여부를 판정함으로써 적합한 상태에서만 후속공정을 진행할 수 있도록 한다. 이는 전체 검사 공정을 신속하고 정밀도가 높은 검사를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 헬륨을 이용한 누설 검사 단계에서 헬륨을 다량 누출시킬 위험이 큰 피검사물을 사전에 걸러 냄으로써 헬륨검출기에 헬륨이 축적되는 현상을 방지한다. 결과적으로, 장치의 정지 또는 고장을* 예방하게 되어 실질적으로 공정 속도를 현저하게 개선한다. 더구나 고가의 헬륨가스의 소모가 최소화되어 비용 절감에도 매우 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 공정의 흐름을 도시한 그래프이다.
도 3a 및 3b는 도 1의 누설 검사 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 선행테스트 중 제1진공도 테스트의 결과를 보여준다.
도 4a 및 4b는 도 1의 누설 검사 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 선행테스트 중 내압테스트의 결과를 보여준다.
도 5a 및 5b는 도 1의 누설 검사 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 선행테스트 중 제2진공도 테스트의 결과를 보여준다.
도 6a 및 6b는 도 1의 누설 검사 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 본 테스트 중 저압 헬륨 테스트의 결과를 보여준다.
도 7a 및 7b는 도 1의 누설 검사 장치의 일부를 도시한 도면으로서, 본 테스트 중 고압 헬륨 테스트의 결과를 보여준다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치(10)는 피검사물(W)을 수용하여 누설 검사를 수행하는 챔버를 제공하는 챔버부(100)를 포함한다.

챔버부(100)는 본 발명의 장치의 본체라고 할 수 있으며, 그 내부에 피검사물(W)을 기밀 수용할 수 있다. 피검사물(W)은 챔버 내에서 내부와 외부가 격리되도록 수용된다. 피검사물(W)의 내부와 외부의 격리는 피검사물(W)의 종류와 형태에 따라서 다양한 방식이 채용될 수 있다.

이를테면, 도시한 실시예에서와 같이, 피검사물(W)이 단독으로 수용되어 컨넥터부(C)를 통해 챔버 내에서 내부와 외부가 기밀 격리될 수 있다. 이 경우 컨넥터부(C)는 챔버부(100) 외부에 있는 장치들과 챔버 내에 수용된 피검사물(W) 내부를 연통시키는 역할을 수행하게 된다. 또한 도시하지는 않았지만 피검사물(W)이 지그를 이용하여 챔버 내에 마운팅되는 방식을 채용할 수도 있다. 검사를 위해 피검사물(W)이 챔버 내에 안착되는 어느 방식이라도 본 발명에서는 무방하며, 챔버부(100)는 피검사물(W)의 수납을 위한 개폐구조를 가진다.

챔버부(100)에는 챔버 내부를 진공시키는 제1진공부(110)가 연결된다. 제1진공부(110)는 진공펌프부(111), 배관(112), 밸브(113) 및 압력계(114)를 포함한다. 이러한 제1진공부(110)는 챔버 내부를 진공시킬 수 있도록 연결되며, 공정 진행 중에는 실질적으로 챔버 내 피검사물(W)의 외부를 진공시키게 된다.

또한 챔버부(100)에는 챔버 내에 수용된 피검사물(W)의 내부를 진공시키기 위한 제2진공부(120)가 연결된다. 제2진공부(120)는 진공펌프부(121), 배관(122) 및 밸브(123)를 포함한다.

챔버부(100)에는 또한 피검사물(W)의 내부를 퍼지하기 위한 퍼지부(150)가 연결된다. 퍼지부(150)는 질소(N₂)를 퍼지가스로 이용하며, 가스공급원(151), 내압테스트용장치(154), 배관(152) 및 밸브(153)를 포함한다. 퍼지부(150)는 챔버부(100) 측에 연결되는 부위의 배관을 상술한 제2진공부(120), 후술되는 헬륨공급부(130) 등과 함께 공유할 수 있다.

또한 챔버부(100)에는 피검사물(W)의 내부로 헬륨(He) 가스를 공급 및 회수하도록 헬륨공급부(130)가 연결된다. 헬륨공급부(130)는 헬륨공급원(131), 컴프레샤(135), 헬륨탱크부(136), 헬륨농도계(137), 헬륨 봉입을 위한 장치(137), 헬륨 회수를 위한 장치(138), 배관(132) 및 밸브(133)를 포함한다. 이 헬륨공급부(130)가 피검사물(W)의 내부로 헬륨가스를 공급하고 헬륨검출부(140)가 챔버 내 피검사물(W)의 외부로부터 헬륨가스를 검출함으로써 누출을 판정하게 되는 것이다. 헬륨공급부(130)는 본 발명의 누출검사에서 피검사물(W)의 내부로 2단계에 걸쳐서 헬륨가스를 공급하게 되며, 이에 대해서는 후술된다.

헬륨검출부(140)가 챔버 내 피검사물(W) 외부의 헬륨을 검출하도록 챔버부(100)에 연결된다. 헬륨검출부(140)는 헬륨검출기(144), 헬륨검출용펌프(141), 배관(142) 및 밸브(143)를 포함한다.

본 발명의 실시예의 장치는 상술한 장치요소들에 대한 전반적인 제어를 수행하는 제어부(160)를 포함한다. 제어부(160)는 또한 공정 진행 중에 선행테스트에서 다수회에 걸쳐서 피검사물(W) 내부의 압력을 체크하여 정상상태 여부를 판정하고, 그 결과에 따라 후속 공정의 진행을 결정한다. 또한 제어부는 본 테스트에서 헬륨을 이용하여 2단계에 걸쳐서 누출 여부에 대한 판정을 수행한다.

참고적으로, 도면에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장치는 복수의 챔버부(100, 200)가 연결될 수 있고, 그럼으로써 공정 진행에 효율을 기할 수 있다.

이하에서는, 도 1, 도 2, 및 도 3a 내지 도 7b를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치의 동작과 더불어 본 발명의 누설 검사 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 공정의 흐름을 도시한 그래프이다.

먼저 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치(10)를 이용한 누설 검사 공정의 흐름에 대하여 개략적으로 설명한다. 본 발명의 검사 공정을 크게 보면 진공 과정, 헬륨을 이용한 누출 검사 과정, 및 배기(복압) 과정으로 나눌 수 있다.

진공 과정은 피검사물(W)이 챔버 내에 내 외부가 기밀 격리된 상태로 마운팅된 후, 챔버 내부, 즉 챔버 내 피검사물(W)의 외측 공간과, 피검사물의 내부를 진공시키는 초기 과정이다. 본 발명에서는 이 진공 과정에서 다수회에 걸쳐서 피검사물(W) 내부의 압력 변화를 체크하여 정상상태 여부를 판정하게 된다. 본 발명에서는 헬륨을 이용하여 본격적으로 누설 검사를 수행하는 본 테스트에 앞서 이와 같이 진공 과정에서 수행되는 테스트를 선행테스트라고 한다.

이와 같이 진공 과정 중의 선행테스트에서 정상상태 여부를 다수회 판정하여 대량누설 가능성을 미리 파악하게 되고, 그때마다 후속 공정의 계속 진행여부를 결정할 수 있게 된다. 따라서 공정의 효율을 높이고 대량누설로 인한 공정의 중지나 장치의 고장을 비교적 정확하게 방지할 수 있다.

챔버 진공 과정에서 수행되는 선행 테스트는 제1진공 테스트, 내압 테스트, 및 제2진공테스트를 포함한다.

진공 과정에서 처음 진공되는 부위는 챔버 내 피검사물(W) 외부의 공간이며 이때 제1진공 테스트가 수행된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 챔버 내 피검사물(W)의 외부(외측공간)가 제1진공부(110)에 의해 목표 진공도인 제1진공도까지 진공된다. 제1진공 테스트는 챔버 진공 과정의 초기에 챔버 내에 수용된 피검사물(W)의 내부에 대한 가벼운 진공 테스트를 수행하는 것으로 차압검사라고도 칭할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 정상적일 경우 도 3a와 같이 챔버 내 피검사물(W)의 외측만이 진공된다. 그러나 비정상일 경우에는 도 3b와 같이 피검사물(W)의 내부까지 진공이 이루어지게 된다. 도 3b에 나타낸 바와 같이 비정상일 경우 피검사물(W)과 컨넥터(C)의 연결불량이거나 피검사물(W) 자체에서 리크가 발생되고 있다고 판단할 수 있다.

이를 도 2에서 살펴보면, 피검사물(W) 내부의 압력을 나타내는 그래프가 제1진공 테스트 구간에서 정상일 경우에는 변화가 없어야 하지만, 비정상일 경우는 점선으로 도시한 부분과 같이 피검사물(W) 내부의 압력이 낮아지게 된다. 결과적으로 해당 피검사물(W)에 대해서는 후속 공정을 계속 진행하지 않게 되며, 장치와 연결상태 등에 대한 점검 등을 수행할 수 있다.

여기서의 목표 진공도 또는 압력치는 범위값으로 이해되어야 하며, 아래의 설명에서도 동일하다.

이어, 피검사물(W) 내부에 대한 퍼지를 수행하면서 내압 테스트를 수행한다. 도 1을 참조하여 설명하면, 퍼지부(150)를 통해 질소(N₂)가스를 피검사물(W) 내부로 정해진 압력으로 공급한다. 이때 질소가스는 피검사물 내부의 습기와 오염을 제거하는 역할을 수행하게 된다. 이 과정 중에 피검사물(W)의 내압 테스트를 수행하는 것이다. 특히, 질소를 이용한 내압 테스트에서는 헬륨을 이용한 미세 누설 검사에 비해 상대적으로 큰 대량누설의 검사라고 할 수 있다. 도 3a 및 3b를 참조하여, 질소가스가 정해진 압력으로 피검사물(W)의 내부로 공급될 때, 본 단계에서 정상상태라면 도 3a와 같이 질소가스가 피검사물(W)의 내부에 질소가스가 정해진 압력으로 충진되었다가 배기된다. 따라서 도 2에서 보면 충진되는 동안 정상적인 그래프를 따라서 압력이 상승하고 난 후 배기될 때 압력이 낮아진다. 그러나 도 3b와 같이 비정상적일 경우에는 피검사물(W)의 내부 압력이 정해진 값까지 상승하지 못하거나, 정해진 시간내에 정해진 압력에 도달하지 못하거나, 점선으로 도시한 바와 같이 정상 그래프보다 낮아지게 된다. 이와 같이 비정상 상태일 경우에는 컨넥터와 피검사물(W) 간의 연결상태가 불량이어서 질소가스가 새고 있거나, 어느 부위에서 막힘이 있어서 질소가스가 충분히 피검사물(W) 내부로 충진되지 않거나, 피검사물(W) 자체에서 대량 누설이 발생되고 있다고 판단할 수 있다. 이때도 후속 공정을 더 이상 진행하지 않고 해당 피검사물(W)을 언로딩한다. 여기서의 내압테스트는 상술한 질소가스 외에 건조공기를 이용하여 수행될 수도 있다.

제2진공 테스트는 피검사물(W)의 내부를 진공시킬 때 수행되는 선행테스트의 마지막 단계로서, 피검사물(W) 내부로 헬륨을 공급하여 누설을 검사하는 본 테스트 직전에 수행된다. 이때의 피검사물(W) 내부의 진공은 제2진공부(120)에 의해서 제2진공도에 이르도록 수행된다. 정상일 경우에는 도 4a와 같이 피검사물(W)의 내부가 진공되어 정해진 압력(도 2 참조)까지 낮아지게 된다. 반면에 비정상일 경우는 도 4b와 같이 피검사물(W)의 내부가 목표치까지 진공되지 않는다. 이는 피검사물(W)에서 누설이 발생되고 있거나, 연결불량이거나, 펌프의 성능이 저하된 상태라고 판단할 수 있으며, 도 2에서 점선 그래프로 나타낸 바와 같이 압력이 정해진 값까지 낮아지지 않는 것을 보여준다. 이때도 마찬가지로 더 이상의 후속 공정을 진행하지 않고 해당 피검사물(W)을 언로딩한다. 도 2에서도 알 수 있는 바와 같이 피검사물(W) 내부는 챔버 내 피검사물(W)의 외부(외측공간)의 제1진공도 보다 진공도가 낮은 제2진공도로 진공된다.

이와 같은 선행테스트 과정에서 정상상태로 통과한 피검사물(W)에 대해서만 헬륨을 이용한 본 테스트를 수행하게 된다. 헬륨을 이용한 누설 검사에서는 보다 더 미세한 누설까지 검출할 수 있다. 결과적으로 선행 테스트에서 대량 누설을 발생시킬 가능성이 있는 피검사물(W)을 미리 걸러내게 됨으로써 실질적으로 신속한 공정진행이 이루어질 수 있고, 안정적인 장치 운용이 가능하게 된다.

다음은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누설 검사 장치(10)에서 헬륨을 이용한 본 테스트에 대하여 구체적으로 설명한다.

위에서 설명한 바와 같이 선행테스트 과정을 통과한 피검사물(W)은 헬륨을 이용한 미세 누설 검사를 받을 준비가 되어 있다고 볼 수 있다. 헬륨을 이용한 누설 검사 역시 본 발명의 실시예에서는 2단계에 걸쳐서 진행된다. 이는 다시한번 한꺼번에 헬륨가스가 많이 누설되어 헬륨검출기에 과다하게 축적되는 것을 막을 뿐만 아니라, 시간 단축의 이점도 제공한다. 기존의 장치와 방법에서는 헬륨가스가 과다하게 누출되어 헬륨검출기에 축적되는 경우 그를 해소하기 위해 상당한 시간이 소요되고 심지어 헬륨검출기가 고장을 일으키는 문제가 발생하였지만, 본 발명은 이러한 문제점을 완벽하게 해소한다.

본 테스트에서는 먼저 저압 헬륨 테스트가 수행된다. 도 6a 및 6b에 도시한 바와 같이, 챔버 내에 안착된 피검사물(W)의 내부로 헬륨을 저압으로 봉입하면서 챔버 내 피검사물(W)의 외측공간에 있는 헬륨을 검출한다. 헬륨 검출을 위해 헬륨검출부(140)의 헬륨검출용펌프(141)를 이용하여 챔버 내 피검사물(W)의 외측공간을 펌핑하고 헬륨검출기(144)에서 헬륨을 검출하게 된다. 도 6a와 같이 정상일 경우에는 헬륨이 검출되지 않는다. 반면에 피검사물(W)에서 누설이 발생되고 있다면 도 6b와 같이 헬륨검출부(140)의 헬륨검출기(144)에서 헬륨을 검출하게 된다. 이렇게 헬륨이 검출된다면 이 역시 더 이상 후속 공정을 진행하지 않고, 누설을 있다고 판단한다. 저압 헬륨 테스트에서는 헬륨을 저압으로 봉입하기 때문에, 이때 헬륨이 검출된다면 고압 헬륨 테스트에서 상대적으로 과다한 량의 헬륨이 헬륨검출기(144)에 축적될 가능성이 높다고 할 수 있다. 따라서, 저압 헬륨 테스트에서 헬륨이 검출되는 피검사물(W)을 미리 제외시키는 것이 안정적인 장치 운용에 결정적이라고 할 수 있다. 여기서 말하는 저압은 후술되는 고압 헬륨 테스트에서의 고압에 대한 상대적인 값으로서 고압 헬륨 테스트에서의 압력보다 낮은 압력을 말한다. 헬륨이 검출되어 누설이 있다고 판단되면 피검사물(W) 내의 헬륨을 회수하고 장치 내부의 복압과정을 수행하여 다음 제품의 검사를 준비하게 된다.

다음으로, 저압 헬륨 테스트를 통과한 피검사물(W)에 대해서 고압 헬륨 테스트를 수행한다(도 7a 및 7b). 상술한 저압 헬륨 테스트 보다 더 높은 압력으로 헬륨을 피검사물(W)의 내부로 봉입하면서 피검사물(W) 외측공간에서 헬륨이 검출되는지를 테스트한다. 마찬가지로 헬륨검출부(140)의 헬륨검출용펌프(141)로 챔버 내 피검사물(W)의 외측공간을 펌핑하면서 헬륨검출기(144)에서 헬륨을 검출한다. 정상이라면 도 7a와 같이 헬륨이 검출되지 않을 것이며, 비정상이라면 도 7b와 같이 헬륨이 검출될 것이다. 고압 헬륨 테스트에서 최종적으로 피검사물(W)의 누설 여부에 대한 판단을 한다.

고압 헬륨 테스트가 종료되면, 헬륨검출부(140)에서 헬륨을 회수하고, 다음 공정에 정밀도를 높이기 위해서 챔버 및 헬륨 검출을 위한 헬륨의 이동통로인 검지(테스트)배관에 질소가스를 공급하여 챔버 및 검지(테스터)배관을 크리닝한 후에 벤팅(venting)하여 장치의 복압을 실시한다. 이후 챔버를 개방하여 다음 제품을 검사할 준비를 한다.

이상과 같이 본 발명은 다단계에 걸쳐서 후속 공정의 계속 진해여부 및 누설여부를 판단하게 됨으로써 실질적으로 신속하고 정밀한 검사가 가능할 뿐만 아니라 공정의 정지나 고장이 최소화되는 장치의 안정적인 운용이 보장된다. 더구나 고가의 헬륨 가스의 소모가 기존 장치보다 감소될 수 있다는 점도 장점이다.

또한 본 발명은 피검사물이 챔버 내에 로딩 또는 안착되는 방식에는 특별한 제약이 없다. 상술한 바와 같이 컨넥터(C)를 이용할 수 있지만, 챔버 내에서 피검사물의 내부와 외부가 기밀 격리되고 피검사물의 내부만을 진공시키거나 내부로 헬륨을 포함하는 검사 공정에 사용되는 가스를 공급할 수 있는 다른 모든 구조가 채용될 수 있다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

10: 누설 검사 장치 100, 200: 챔버부
110: 제1진공부 111, 121: 진공펌프부
120: 제2진공부 130: 헬륨공급부
140: 헬륨검출부 144: 헬륨검출기
150: 퍼지부 160: 제어부
W: 피검사물 C: 컨넥터

Claims (6)

1. 누설 검사 장치로서:
   피검사물을 기밀 수용가능하고 내부에서 피검사물의 내부와 외부를 기밀 격리 가능한 챔버부;
   상기 챔버부의 챔버를 진공 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 제1진공부;
   상기 챔버부의 챔버 내에 수용된 상기 피검사물의 내부의 진공도를 감지하면서 진공 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 제2진공부;
   상기 피검사물의 내부로 헬륨을 공급하고 회수 가능하도록 상기 챔버부에 연결되는 헬륨공급부;
   상기 피검사물을 제외한 상기 챔버부의 챔버 내부의 헬륨을 검출하도록 상기 챔버부에 연결되는 헬륨검출부;
   상기 챔버부에 연결되어 상기 피검사물 내부에 대하여 퍼지가스의 공급과 회수가 가능한 퍼지부; 및
   장치 전반의 동작 제어를 수행하고, 상기 피검사물의 누설 여부를 판정하며, 정해진 다수회의 시점에 상기 피검사물 내부의 압력에 따른 정상상태 여부를 판정하도록 설정된 제어부;를 포함하고,
   상기 피검사물의 누설여부는 상기 피검사물을 제외한 상기 챔버부의 챔버 내에서 헬륨이 검출될 때 상기 피검사물에 누설이 존재한다고 판정하고, 상기 정상상태 여부는 상기 피검사물의 내부가 정해진 시점에 정해진 압력범위와 다른 값을 나타낼 때 비정상 판정을 내리는 것인,
   상기 정상상태 여부에 대한 판정은, 상기 헬륨을 상기 피검사물의 내부로 공급하기 직전까지 수행되는 상기 챔버 내에 있어서 피검사물 외부의 진공 과정 동안 상기 정해진 시점에서 수행되며, 상기 정해진 시점은 상기 피검사물 내부로 퍼지가스를 공급하기 전의 상기 피검사물 외부의 진공 시, 상기 피검사물 내부로 퍼지가스를 공급하는 동안 및 상기 피검사물 내부로 헬륨가스를 공급하기 직전을 포함하는 것인,
   누설 검사 장치.
   
2. 삭제
3. 누설 검사 방법으로서:
   피검사물을 챔버에 기밀 수용하고 또한 상기 챔버 내에서 피검사물의 내부와 외부를 기밀 격리하는 단계;
   상기 피검사물의 내부로 헬륨을 공급하기 전에 수행되는 상기 피검사물의 외부의 진공 과정 동안 다수회에 걸쳐서 상기 피검사물의 내부가 정해진 시점 마다 정해진 압력범위에 도달하는지에 따라 정상상태 여부를 판정 단계; 및
   상기 정상상태 여부의 판정에서 정상상태로 판정될 경우에 한해서 수행되는, 상기 피검사물의 내부로 헬륨을 공급하고 상기 챔버 내 피검사물의 외부로부터 헬륨을 검출하여 누설여부를 판정하는 헬륨을 이용한 누설 판정 단계;를 포함하고,
   상기 정상상태 여부를 판정하는 단계는, 상기 챔버 내 피검사물의 외부를 진공시키는 동안 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 제1진공 테스트와, 상기 피검사물의 내부로 소정 압력의 질소 또는 건조공기를 공급하고 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 내압 테스트와, 상기 피검사물의 내부를 제2 진공도로 진공시키면서 상기 피검사물의 내부 압력을 체크하는 제2진공 테스트를 포함하는 것인,
   누설 검사 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 헬륨을 이용한 누설 판정 단계는:
   저압으로 헬륨을 공급하는 저압 헬륨 테스트와, 상기 저압 헬륨 테스트에서 헬륨이 검출되지 않을 경우에 한해서 수행되는 고압으로 헬륨을 공급하는 고압 헬륨 테스트를 포함하는 것인,
   누설 검사 방법.
   
5. 삭제
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 고압 헬륨 테스트가 완료된 후에, 상기 챔버과 헬륨 검출을 위해 헬륨이 통과한 통로를 질소를 이용하여 크리닝하는 단계를 더 포함하는 것인,
   누설 검사 방법.

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