KR101345781B1 - Apparatus and method for measuring particles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입자측정장치 및 방법에 관한 것으로, 입자측정장치는 분리 가능한 3개의 챔버를 이용하여 기체의 입자를 측정하는 입자측정부, 상기 입자측정부를 고정시키는 테이블, 상기 입자측정부와 상기 테이블을 지지하며 높낮이 조절이 가능한 지지 부재를 포함하되, 상기 입자측정부는 상기 지지 부재에 탈착이 가능하며, 상기 입자측정부는 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 여부, 유입되는 입자가 대전된 입자인지 여부에 따라 상기 3개의 챔버를 선택적으로 결합 또는 분리하여 상기 입자를 측정할 수 있다.The present invention relates to a particle measuring device and a method, the particle measuring device is a particle measuring unit for measuring the particles of the gas using three separate chambers, a table for fixing the particle measuring unit, the particle measuring unit and the table And a support member capable of supporting and adjusting height, wherein the particle measurement unit is detachable to the support member, and the particle measurement unit is a pressure of a process environment that is higher than or equal to a set reference pressure, and whether or not incoming particles are charged particles. The particles may be measured by selectively combining or separating the three chambers.
Description
본 발명은 입자측정장치 및 방법에 관한 것으로, 적용 공정 범위의 다양성 확보, 소형화, 이동성 및 휴대성을 갖는 입자측정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a particle measuring apparatus and a method, and relates to a particle measuring apparatus and method having a variety of application process range, miniaturization, mobility and portability.
일반적으로, 반도체 공정이나 LCD 공정과 같은 나노 수준의 고도 정밀 공정은 작업 설비 내에 오염 입자가 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.In general, nanoscale high precision processes such as semiconductor processes and LCD processes can lead to fatal product defects if contaminated particles are generated in the work facility. Therefore, the high precision process is performed in a clean facility such as a clean room to maintain a high level of cleanliness, and the real time monitoring of contaminant particles is also strictly performed in the facility of the high precision process.
따라서, 이러한 설비에서는 설비 내의 오염 입자 측정을 위한 별도의 입자측정장치가 사용되고 있으며, 이러한 입자측정장치를 통해 실시간으로 설비 내의 특정 챔버에 대한 입자 분포 상태가 측정되고 있다.Therefore, in such a facility, a separate particle measuring device for measuring polluted particles in the facility is used, and the particle distribution state of a specific chamber in the facility is measured in real time through the particle measuring device.
이러한 입자측정장치는 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.Such a particle measuring device measures the distribution state of particles in an arbitrary measurement chamber, that is, the size and number of particles, and the like to measure the distribution state of air pollutant particles in addition to a clean room facility or to measure the distribution state of specific particles in a laboratory or the like. It is widely used in a variety of fields, such as used for.
그러나, 종래 입자측정장치는 특정 위치에 고정적으로 설치되어 특정 위치에서 입자를 측정하므로, 공정 라인에서 실시간으로 입자의 크기 분포와 발생 여부를 확인하기 위해서는 입자측정장치에 대해 소형화, 이동성 및 휴대성이 요구되고 있다.However, since the conventional particle measuring device is fixedly installed at a specific location to measure the particle at a specific location, the size, mobility and portability of the particle measuring device can be reduced in order to check the size distribution and occurrence of particles in real time in the process line. It is required.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 적용 공정 범위의 다양성 확보, 소형화, 이동성 및 휴대성을 갖는 입자측정장치 및 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a particle measuring apparatus and method having a variety of application process ranges, miniaturization, mobility and portability.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 입자측정장치는, 분리 가능한 3개의 챔버를 이용하여 기체의 입자를 측정하는 입자측정부, 상기 입자측정부를 고정시키는 테이블, 상기 입자측정부와 상기 테이블을 지지하며 높낮이 조절이 가능한 지지 부재를 포함하되, 상기 입자측정부는 상기 지지 부재에 탈착이 가능하며, 상기 입자측정부는 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 여부, 유입되는 입자가 대전된 입자인지 여부에 따라 상기 3개의 챔버를 선택적으로 결합 또는 분리하여 상기 입자를 측정할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the particle measuring device according to an aspect of the present invention, the particle measuring unit for measuring the particles of the gas using three separate chambers, a table for fixing the particle measuring unit, And a support member capable of adjusting the height of the particle measuring unit and the table, wherein the particle measuring unit is detachable from the support member, and the particle measuring unit is provided with a pressure greater than or equal to a set reference pressure. The particles may be measured by selectively combining or separating the three chambers according to whether the particles to be charged are charged particles.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 입자측정부는, 분리 가능하며 상호 직렬로 연결되는 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버, 상기 제1 챔버와 제2 챔버를 구획하며, 상기 기체가 통과하도록 관통구멍이 형성된 제1 스키머, 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 구획하며, 상기 기체가 통과하도록 관통구멍이 형성된 제2 스키머, 상기 제2 챔버 내에 설치되어 상기 기체의 입자를 대전시키는 입자대전부, 상기 제3 챔버 내에 설치되어 전기장을 형성하여 상기 대전된 입자의 진행경로를 변경시키는 입자전향부, 상기 입자전향부에서 진행경로가 변경된 입자들이 입사되는 위치에 설치되고, 상기 입자를 계수하는 입자계수부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the particle measuring unit, the first chamber, the second chamber and the third chamber, which is detachable and connected in series with each other, partitioning the first chamber and the second chamber, so that the gas passes through A first skimmer having a through hole, a second skimmer defining the second chamber and the third chamber, and a second skimmer having a through hole formed therein for allowing the gas to pass therethrough, and a particle charge installed in the second chamber to charge particles of the gas. And a particle redirecting part installed in the third chamber to form an electric field to change the traveling path of the charged particles, and installed at a position at which particles whose traveling path is changed in the particle redirecting part are incident, and counting the particles. It may include a particle counting unit.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기체를 집속 및 가속하여 상기 제1 챔버로 분출하는 입자집속가속부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the focusing and accelerating the gas may further include a particle focusing accelerator for ejecting to the first chamber.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 입자집속가속부는, 상기 기체가 주입되는 관체, 상기 관체의 내부에 배열되어 상기 관체로 진입한 기체를 집속, 가속시키는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하되, 상기 렌즈는 측정 대상이 되는 공정의 환경에 따라 교체형 또는 카메라 셔터 타입 등으로 변경 가능할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the particle focusing unit includes a tube into which the gas is injected, and includes at least one or more lenses arranged inside the tube to accelerate and accelerate the gas entering the tube, wherein the lens includes: The changeable or camera shutter type may be changed according to the environment of the process to be measured.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기체를 가속하여 상기 제3 챔버로 주입하는 가속 노즐을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the gas may further include an acceleration nozzle for accelerating the gas into the third chamber.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 입자계수부는 입자를 포집하는 포집기, 상기 포집기에 포집된 입자를 계수하는 계수기를 포함하되, 상기 계수기는 상기 기체의 입자가 발생했는지 여부를 판단하는 모니터링 기능과, 상기 입자의 크기/농도 분포를 측정하는 측정 기능을 수행할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the particle counter includes a collector for collecting particles and a counter for counting particles collected in the collector, wherein the counter includes a monitoring function for determining whether particles of the gas are generated; A measurement function for measuring the size / concentration distribution of the particles may be performed.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 입자전향부는, 상기 기체의 유동 방향에 대하여 45도 각도로 배치되고, (+)또는 (-)전압이 인가되며 메쉬 형태인 제1 금속판과, 상기 제1 금속판보다 상/하부에 상기 제1 금속판과 동일한 각도로 배치되고, 접지되며, 메쉬 형태인 제2 금속판 쌍을 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the particle deflector is disposed at a 45 degree angle with respect to the flow direction of the gas, and is applied with a (+) or (-) voltage and has a mesh form of the first metal plate and the first metal plate. The upper and lower portions may include a second metal plate pair disposed at the same angle as the first metal plate, grounded, and meshed.
본 발명의 다른 측면에 따른 분리 가능한 3개의 챔버를 포함하는 입자측정장치를 이용한 입자측정방법은, (a) 유입되는 입자가 하전된 입자인지 여부를 판단하는 단계, (b) 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 미만인지 여부를 판단하는 단계, (c) 상기 입자의 하전 여부 및 공정 압력이 기준 압력 이상인지 여부에 따라 상호 직렬로 연결된 상기 3개의 챔버를 선택적으로 분리 또는 결합하여 입자를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a particle measuring method using a particle measuring apparatus including three separate chambers includes: (a) determining whether an incoming particle is a charged particle, and (b) a pressure of a process environment is increased. Determining whether the particles are above or below a set reference pressure, and (c) selectively separating or combining the three chambers connected in series with each other depending on whether the particles are charged and whether the process pressure is above the reference pressure. It may include the step.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, 상기 입자가 하전된 입자인 경우 상기 3개의 챔버 중 입자를 하전시키는 기능을 수행하는 챔버를 생략하고 상기 입자를 측정할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, in the step (c), when the particles are charged particles, the particle performing the function of charging the particles among the three chambers may be omitted and the particles may be measured.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계에서, 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만이면, 상기 3개의 챔버 중 가장 낮은 압력을 유지하는 챔버를 생략하고 상기 입자를 측정할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, in the step (c), when the pressure of the process environment is less than the reference pressure, the chamber maintaining the lowest pressure among the three chambers may be omitted and the particles may be measured.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 입자가 하전되지 않은 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 이상인 경우, (c-1) 상기 3개의 챔버를 결합하는 단계, (c-2) 상기 3개의 챔버 중 제1 챔버로 입자를 주입하고, 상기 제1 챔버를 통해 상기 제2 챔버로 입자를 주입하는 단계, (c-3) 상기 제2 챔버에서 상기 입자를 대전시키는 단계, (c-4) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, (c-5) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하되, 상기 제1 챔버로 주입된 입자는 집속, 가속된 기체일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, step (c) comprises: (c-1) combining the three chambers when the particles are uncharged particles and the pressure of the process environment is equal to or greater than the reference pressure, (c-1) c-2) injecting particles into a first chamber of the three chambers and injecting particles into the second chamber through the first chamber, (c-3) charging the particles in the second chamber Step (c-4) forming an electric field in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path in the flow path of the particles in the third chamber, (c-5) particles redirected by the electric field Including the step of counting, the particles injected into the first chamber may be a focused, accelerated gas.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 입자가 하전되지 않은 입자이고, 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만인 경우, (c-1) 상기 3개의 챔버 중 제1 챔버를 분리하고, 제2 챔버 및 제3 챔버를 결합시키는 단계, (c-2) 상기 제2 챔버로 입자를 주입하는 단계, (c-3) 상기 제2 챔버에서 상기 입자를 대전시키는 단계, (c-4) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, (c-5) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하되, 상기 제2 챔버로 주입된 기체는 노즐에 의해 가속된 기체일 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the step (c) is performed when the particles are uncharged particles and the pressure of the process environment is lower than the reference pressure. Separating and combining the second chamber and the third chamber, (c-2) injecting particles into the second chamber, (c-3) charging the particles in the second chamber, (c -4) forming an electric field in the flow path of the particles in the third chamber in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, (c-5) counting particles redirected by the electric field Including, but the gas injected into the second chamber may be a gas accelerated by the nozzle.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 입자가 하전된 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 이상인 경우, (c-1) 상기 3개의 챔버 중 입자를 하전시키는 제2챔버를 분리하고, 제1 챔버 및 제3 챔버를 결합하는 단계, (c-2) 상기 제1 챔버를 통해 상기 제3 챔버로 입자를 주입하는 단계, (c-3) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, (c-4) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, the step (c) includes: (c-1) a second charging unit of the particles in the three chambers when the particles are charged particles and the pressure of the process environment is equal to or greater than the reference pressure; Separating the chamber, combining the first chamber and the third chamber, (c-2) injecting particles through the first chamber into the third chamber, (c-3) in the third chamber, In the flow path of the particles, forming an electric field in a direction inclined at an angle of 45 degrees to the flow path, (c-4) may include counting particles redirected by the electric field.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 입자가 하전된 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만인 경우, (c-1) 상기 3개의 챔버 중 제3 챔버로부터 저압력을 유지하는 제1 챔버를 분리하고, 입자를 하전시키는 제2 챔버를 분리하는 단계, (c-2) 상기 제3 챔버로 입자를 주입하는 단계, (c-3) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, (c-4) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the step (c) may include: (c-1) low pressure from the third of the three chambers when the particles are charged particles and the pressure of the process environment is less than the reference pressure Separating the first chamber which maintains the second chamber, and separating the second chamber which charges the particles, (c-2) injecting the particles into the third chamber, and (c-3) the particles in the third chamber. Forming a electric field in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, and (c-4) counting particles redirected by the electric field.
본 발명은 공정 환경의 압력 및 유입되는 입자의 하전 유무에 따라 3개의 챔버를 분리 또는 결합할 수 있어, 다양한 공정에 적용 가능하다. The present invention can separate or combine the three chambers according to the pressure of the process environment and the presence or absence of charged particles, it is applicable to a variety of processes.
또한, 본 발명은 입자측정부를 지지하는 지지부재가 높낮이 조절이 가능하여 다양한 높이에서 입자를 측정할 수 있으며, 샘플링 손실을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention can adjust the height of the support member for supporting the particle measuring unit can measure the particles at various heights, it is possible to minimize the sampling loss.
마지막으로, 입자측정부가 지지부재로부터 탈착이 가능하여 입자를 측정하고자 하는 위치로 입자측정부의 이동성이 용이하다.Finally, the particle measuring unit is detachable from the support member, so that the particle measuring unit is easily moved to a position where the particle is to be measured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입자측정장치의 구성도이다.
도 2은 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 압력이 기준 압력 이상인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.
도 3은 도 2의 입자대전부의 예시도이다.
도 4는 도 2 의 입자전향부를 확대 도시한 도면이다.
도 5는 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 압력이 기준 압력 미만인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.
도 6은 등가 하전된 입자가 유입된 상태에서 공정 압력이 기준 압력 이상인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.
도 7은 등가 하전된 입자가 유입된 상태에서 공정 압력이 기준 압력 미만인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입자측정장치를 이용한 입자측정방법을 나타내는 플로우차트이다.1 is a block diagram of a particle measuring device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is equal to or greater than a reference pressure in a state where equivalent charged particles do not flow in.
3 is an exemplary view of the particle charging unit of FIG. 2.
FIG. 4 is an enlarged view of the particle deflector of FIG. 2.
5 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is less than a reference pressure in a state where equivalent charged particles are not introduced.
6 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is equal to or greater than a reference pressure in a state where equivalent charged particles are introduced.
7 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is less than a reference pressure in a state where equivalent charged particles are introduced.
8 is a flowchart showing a particle measuring method using a particle measuring device according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입자측정장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a particle measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 입자측정장치는 입자측정부(1000), 입자측정부(1000)를 고정시키는 테이블(1100) 및 테이블(1100)의 하부를 지지하는 하부 지지부재(2000)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the particle measuring apparatus includes a
이때, 본 발명의 입자측정부(1000)는 하부 지지부재(2000)로부터 탈착이 가능하며, 탈착된 입자측정부(1000) 및 테이블(1100)은 이동부재(3000)에 부착되어 이동부재(3000)를 통해 이동이 가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 지지부재(2000)의 하부에는 바퀴와 같은 이동 수단이 부착될 수도 있다.At this time, the
본 발명의 실시예에서 하부 지지부재(2000) 및 이동부재(3000)는 높낮이 조절이 가능한 부재일 수 있다. 본 발명에서는 높낮이 조절이 가능한 하부 지지부재(2000) 및 이동부재(3000)에 입자측정부(1000)를 장착함으로써, 입자를 가장 잘 측정할 수 있는 높이로 입자측정부(1000)를 조절할 수 있다. 20~30 센티미터 정도의 낮은 높이에서 수 미터의 높은 높이까지 다양하게 입자측정부(1000)를 이동시킴으로써, 샘플링 손실을 최소화할 수 있고 장비의 이동성을 용이하게 할 수 있다. In the embodiment of the present invention, the
본 발명에서 입자측정부(1000)는 3개의 챔버를 포함할 수 있으며, 공정 환경의 압력에 따라 입자측정부(1000)는 1개의 챔버, 2개의 챔버 및 3개의 챔버를 각각 이용하여 입자를 측정할 수 있다.In the present invention, the
보다 구체적으로, 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상이면 도 2와 같이 3개의 챔버(100, 150, 200)를 결합하여 입자를 측정하고, 공정 환경의 압력이 기준 압력 미만이면 도 3과 같이 2개의 챔버(150, 200)를 이용하여 입자를 측정한다. More specifically, if the pressure of the process environment is not more than the set reference pressure in the state that the equivalent charged particles are not introduced, the three chambers (100, 150, 200) are combined to measure the particles as shown in Figure 2, the pressure of the process environment If it is less than this reference pressure, particles are measured using the two
다음으로, 등가 하전된 입자가 유입된 상태에서 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상이면 도 4와 같이 2개의 챔버(100, 200)를 이용하여 입자를 측정하고, 공정 환경의 압력이 기준 압력 미만이면 도 5와 같이 1개의 챔버(200)를 이용하여 입자를 측정한다. Next, if the pressure of the process environment is more than the set reference pressure in the state in which the equivalent charged particles are introduced, the particles are measured using the two chambers (100, 200) as shown in Figure 4, the pressure of the process environment is less than the reference pressure As shown in FIG. 5, particles are measured using one
이때, 기준 압력은 대략 10mTorr 로서, 실시 변경 가능하다. At this time, the reference pressure is approximately 10 mTorr, and the implementation can be changed.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입자측정부(1000)는 유입되는 입자가 등가 하전된 입자인지 여부, 공정 환경의 압력이 기준 압력 미만인지 여부에 따라 3개의 챔버를 결합 또는 분리하여 입자를 측정하므로, 다양한 공정 범위에 본 발명의 입자측정부(1000)를 적용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 입자측정부(1000)의 구성에 대해서는 하기 도 2 내지 도 5을 참조하여 설명한다.As such, the particle measuring
도 2은 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 압력이 기준 압력 이상인 경우 적용되는 입자측정부의 구성도이고, 도 3은 도 2의 입자대전부(600)의 다른 예시도이다.2 is a block diagram of a particle measuring unit applied when a process pressure is equal to or higher than a reference pressure in a state in which equivalent charged particles are not introduced, and FIG. 3 is another exemplary view of the
우선, 도 2를 대표하여 3개의 챔버(100, 150, 200)가 결합된 경우 입자측정부(1000)의 구성 및 동작을 살펴본다.First, referring to FIG. 2, the configuration and operation of the
도 2에 도시된 바와 같이, 입자측정부(1000)는 제1 챔버(100), 제2 챔버(150), 제3 챔버(200), 진공 펌프(300), 입자집속가속부(400), 제1 스키머(500), 제2 스키머(510), 입자대전부(600), 입자전향부(700), 입자계수부(800) 를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
제1 챔버(100), 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(300)는 직렬로 연결되어 있으며, 제1 챔버(100)는 진공펌프(300)에 연결되어 있으며, 피측정 기체보다 낮은 압력, 예컨대 1 Torr 이하의 압력으로 유지된다. 제1 챔버(100)는 직렬로 연결된 제2 챔버(200)와의 사이에서 완충 역할을 하기 위한 것이며, 제1 챔버(150)와는 제1 스키머(500)에 의해 분리되어 있다. 또한, 제1 챔버(100)에 진입한 피측정 기체 중 입자들은 관성에 의해 그대로 진행하지만, 상당량의 피측정 기체는 진공펌프(800)에 의해 외부로 배출될 수 있다.The
제2 챔버(150)는 제1 스키머(500)를 통해 제1 챔버(100)와 직렬로 연결되어 있으며, 입자대전부(600)를 포함한다.The
제3 챔버(200)는 제2 스키머(510)를 통해 제2 챔버(150)와 직렬로 연결되어 있으며, 입자전향부(700)를 포함한다. 제3 챔버(200)는 진공펌프(300)에 연결되어 있으며, 예컨데 10-3 Torr 정도의 압력으로 유지된다.The
입자집속가속부(400)는 피측정 기체를 집속 및 가속시킨다. 입자집속가속부(400)는 튜브 형상의 관체(400a)이며, 관체(400a) 내부에는 복수의 공기역학렌즈(Aerodynamic Lens)(400b)들이 배열되어 있다. 입자가 포함된 피측정 기체는 관체(400a)로 진입하여 공기역학렌즈(400b)를 통과하면서 집속, 가속되고 최종적으로 빔의 형태로 형상이 바뀌어져 말단의 노즐(400c)을 통해 제1 챔버(100)로 진입한다. 피측정 기체가 폭이 좁은 빔의 형태로 진행하므로 입자들이 확산되는 것이 최대한 방지된다. 이때 피측정 기체가 빠른 속도로 진행할수록 입자의 확산이 감소하므로, 피측정 기체는 아음속 내지 천음속의 영역으로 가속되는 것이 바람직하다. 또한 피측정 기체의 가속은 피측정 기체의 압력과 제1 챔버(100) 사이의 압력 차이에 의해 달성된다.The
본 발명의 실시예에서 복수의 공기역학렌즈(400b)는 측정 대상이 되는 공정의 환경(압력, 피측정 기체의 종류, 피측정 입자 종류 등)에 따라 렌즈의 구성이 달라질 수 있으며, 교체형 또는 카메라 셔터 타입으로 변경 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the plurality of
제1 스키머(500)는 중앙부에 통공이 형성된 판재이며, 이 통공을 통해 입자집속가속부(400)에서 공급된 피측정 기체에 포함되어 있던 입자가 통과하여 제2 챔버(150)로 진입한다.The
도 2에서는 피측정 기체가 제1 챔버(100), 제1 스키머(500) 및 제2 챔버(150) 순으로 진입하나, 도 3에서는 피측정 기체가 제1 스키머(500) 및 제2 챔버(150) 순으로 진입한다.In FIG. 2, the gas under measurement enters the
제1 스키머(500)를 통과한 피측정 기체는 제2 챔버(150) 내에 위치하는 입자대전부(600)로 진입한다.The gas to be passed through the
입자대전부(600)는 입자를 전기적으로 대전시키기 위한 것으로, 입자의 유동 경로 상에 배치되어야 하는 바, 제1 스키머(500)의 제2 챔버(150) 측 일면에 부착되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 제1 스키머(500)의 통공을 통과하여 제2 챔버(150)로 진입하는 입자가 곧바로 입자대전부(600)를 통과하도록 한다. 입자대전부(600)는 통상적인 기술로 구현될 수 있으며, 예컨대 중앙부의 애노드(600a)와, 애노드를 둘러싼 캐쏘드(600b) 및 ThO2/Ir 재질의 필라멘트(600c)로 구성할 수 있다. 애노드(600a)와 캐쏘드(600b) 사이에 수백 볼트의 전압을 인가하고, 필라멘트(600c)에 수 암페어의 전류를 인가하면 입자대전부(600)를 통과하는 입자들은 포화상태에 이르기까지 충분히 하전된다.The
도 3에 도시된 바와 같이, 캐쏘드(600b)는 메쉬 구조일 수 있고, 판 구조의 캐쏘드(600b1)로 대체 가능하다. 판 구조의 캐쏘드(600b-1)의 바닥면에는 홀이 형성되어 있다.As shown in FIG. 3, the
입자대전부(600)를 거치면서 충분히 하전된 입자들은 제3 챔버(200)의 제2 스키머(510)를 통해 입자전향부(700)로 진입한다. Particles sufficiently charged while passing through the
도 4는 도 2 의 입자전향부(700)를 확대 도시한 도면이다.4 is an enlarged view of the
입자전향부(700)는 평판 형상이며, 도 4에 도시한 바와 같이 3장의 메쉬 형태로 된 금속판으로 구성된다. 각 금속판이 메쉬 형태인 것은, 아래에서 설명하는 바와 같이 입자가 통과할 수 있도록 하는 동시에 소량이나마 입자와 함께 유동하는 기체가 각 금속판과 부딪혀 입자의 진행이 교란되는 것을 방지하기 위한 것이다. 입자전향부(700)는 반시계 방향으로 90도 회전이 가능하다.The
제1 금속판(700a)은 (+)전원이 인가되며, 제2 금속판(700b)는 제1 금속판(700a)에 비해 보다 상류측에 배치되고 접지된다. 제3 금속판(700c)는 제1 금속판(700a)에 비해 보다 하류측에 배치되고 역시 접지된다. 이와 같은 3장의 금속판들은 모두 입자의 유동 방향에 대해 45도 각도로 기울어지게 배치된다. 따라서 입자전향부(700)로 하전입자는 3장의 금속판 사이에 형성된 전기장의 영향을 받아 그 진행방향이 바뀌게 되는데, 특히 3장의 금속판이 입자 흐름 방향에 대해 45도 각도로 배치되어 있으므로, 그 진행방향은 90도 꺾여진다. (+) Power is applied to the
도 3을 참조로 보다 상세히 설명하면, 피측정 기체에 포함되어 있던 입자들은 도면에 점선으로 표시된 진입경로(50)를 따라 3장의 금속판을 향해 진입한다. 제2 금속판(700b)이 접지되어 있고, 제1 금속판(700a)는 하전입자와 동일한 전극의 전원이 인가되어 있으며, 하전입자들은 (+) 또는 (-)전하를 띄고 있으므로, 전기장에 의해 쿨롱 힘을 받게 된다. 따라서 비교적 질량이 작은 입자들은 진행방향이 도면을 기준으로 좌측에서 입사되어 상방으로 전향되며, 비교적 질량이 큰 입자들은 보다 큰 운동량과 운동에너지를 가지므로 전기장에 의해 완전히 전향되지 않고 제2 금속판(700b) 및 제1 금속판(700a)을 차례로 통과하기도 한다.Referring to FIG. 3, the particles included in the gas to be measured enter the three metal plates along the
비교적 질량이 작아 제1 금속판(700a) 전면에서 전향된 입자들은 그 질량에 비례하여 제1 전향경로(51), 제2 전향경로(52), 제3 전향경로(53)를 따라 각각 분류되어 진행한다. 즉, 입자전향부(700)로 입사되는 입자들은 일정한 오차 범위 이내에서 동일한 속도를 가지므로, 가장 가벼운 입자는 전기장의 영향을 강하게 받아 제일 먼저 전향되어 제1 전향경로(51)를 따라 진행하며, 그 다음으로 가벼운 입자는 차례대로 제2 전향경로(52), 제3 전향경로(53)를 따라 각각 진행한다. 한편 제1 금속판(700a)까지 통과한 입자는 제1 금속판(700a)과 제3 금속판(700c) 사이에 형성된 전기장의 영향을 받아 제3 금속판(700c) 마저 통과하여 도면을 기준으로 우측 방향으로 표시된 점선인 이탈경로(54)를 따라 진행한다.Particles redirected from the front surface of the
이상에서 입자전향부(700)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 제1 금속판(700a)을 통과할 수 있는 입자의 임계질량을 결정할 수 있다. 예컨대 입자전향부(700)에 일정 정도 이상의 고전압을 인가할 경우 제1 금속판(700a)을 모두 통과하는 입자가 하나도 없게 할 수 있으며, 이 경우 제3 금속판(700c)은 필요하지 않다. 제3 금속판(700c)은 제1 금속판(700a)과 제2 금속판(700b) 사이에 형성되는 전기장과는 반대방향으로 전기장을 형성하여 제1 금속판(700a)을 통과한 입자가 원활히 진행하도록 하기 위한 것이므로, 제1 금속판(700a)을 통과하는 입자가 없다면 필요하지 않기 때문이다.As described above, by adjusting the magnitude of the voltage applied to the
입자계수부(800)는 제3 챔버(200)의 벽에 설치되며, 통상적인 입자계수장치를 사용할 수 있으나, 하전입자의 진입에 따른 전류를 측정하는 방식의 입자계수장치인 것이 바람직하다. 또한 입자계수부(800)는 입자를 포집하는 포집기(800a)를 포함하는 것이 바람직하다. 포집기(800a)의 앞단에는 포집기(800a)로 유입되는 입자를 차단할 수 있는 밸브(800d)가 추가될 수도 있다. 밸브(800b)가 오픈된 상태에서 입자를 밸브(800d)를 통해 포집기(800a)로 유입된다.The
그리고 입자계수부(800)는 입자전향부(700)에서 전향된 입자들이 진행하는 경로, 즉 제1 내지 제3 전향경로(51, 52, 53)상에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 다시 말해 입자계수부(800)는 피측정 기체에 포함되어 있던 입자의 최초 진행방향, 보다 정확하게는 진입경로(50)와 90도를 이루는 방향으로 복수 개(800a, 800b, 800c)가 배열되어 있는 것이 바람직하다. 도면에는 3개의 포집기(800a, 800b, 800c)가 구비된 것으로 도시하였으나, 그 이상의 포집기를 구비할 수 있다. 각 포집기(800a, 800b, 800c)는 하나의 입자계수부(800)에 연결되어 있을 수도 있고, 같은 수로 마련된 복수의 입자계수부에 각각 연결되어 있을 수도 있다. 어느 경우이거나 본 발명의 실시예에서는 입자의 발생 여부를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 입자의 크기, 농도 분포에 대해 정밀하고도 월등히 신속한 측정 결과를 얻을 수 있다.In addition, the
입자계수부가 하나밖에 마련되지 않은 경우에는 동일한 피측정 기체에 대해 입자전향부(700)에 인가되는 전압을 변화시켜가면서 여러 차례 측정하여야만 입자 크기의 분포를 측정할 수 있으므로 측정에 소요되는 시간 및 비용이 현저히 증가하는 문제점을 해결할 수 있다. In the case where only one particle counting unit is provided, the distribution of particle size can be measured several times while varying the voltage applied to the
또한 제3 금속판(700c)이 구비된 경우에는 이탈경로(54) 상에도 포집기(810a)를 포함한 입자계수부(810)가 별도로 마련된 것이 바람직하다.In addition, when the
상기에서는 도 2를 참조하여 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 압력이 기준 압력 이상인 경우 적용 가능한 입자측정부(1000)의 구성에 대해서 살펴보았다. In the above, the configuration of the
도 5는 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 압력이 기준 압력 미만인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부(1000)의 구성도이다.5 is a block diagram of the
도 5에서 입자측정부는 도 1의 입자측정부에서 제1 챔버(100)가 분리된 상태에서 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(200)가 결합된 형태이다. 도 5와 같이, 제1 챔버(100)가 제거된 경우에는 노즐(900)을 통해 피측정 기체가 제2 챔버(150)로 진입된다. 이때, 노즐(900)은 피측정 기체를 빔의 형태로 가속시킬 수 있는 수렴 또는 수렴/발산 노즐일 수 있다.In FIG. 5, the particle measuring unit is coupled to the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 공정 환경의 압력에 따라 제1 챔버(100)를 분리 또는 결합하여 입자를 측정함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 입자측정장치는 적용 가능한 공정 범위가 확대될 수 있다. 공정 환경의 압력이 기준 압력 미만인 경우에는 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(200)로만 입자를 측정하여 입자측정장치의 소형화를 실현할 수 있다. 도 1과 같이 입자측정장치의 이동성과 제2 및 도 3과 같은 입자측정장치의 소형화로 인해 입자측정장치의 휴대성이 높아질 수 있다.As shown in Figure 2 and 3, in the embodiment of the present invention by measuring the particles by separating or combining the
도 6은 등가 하전된 입자가 유입된 상태에서 공정 압력이 기준 압력 이상인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.6 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is equal to or greater than a reference pressure in a state where equivalent charged particles are introduced.
도 6의 입자측정부는 도 2의 입자측정부에서 제2 챔버(150)가 분리된 상태에서 제1 챔버(100) 및 제3 챔버(200)가 결합된 형태이다. 도 6에서는 하전된 입자가 유입되므로 입자대전부(600)를 포함하는 제2 챔버(150)를 생략할 수 있다. 따라서, 제2 챔버(150)가 제거된 경우에는 입자집속가속부(400)을 통해 피측정 기체가 제1 챔버(100)로 유입되고, 제1 챔버(100)를 통과한 피측정 기체는 제2 스키머(510)를 통해 제3 챔버(200)로 유입된다.The particle measuring unit of FIG. 6 is a form in which the
도 7은 등가 하전된 입자가 유입된 상태에서 공정 압력이 기준 압력 미만인 경우 적용되는 도 1의 입자측정부의 구성도이다.7 is a block diagram of the particle measuring unit of FIG. 1 applied when a process pressure is less than a reference pressure in a state where equivalent charged particles are introduced.
도 7의 입자측정부는 도 2의 입자측정부에서 제1 및 제2 챔버(100, 150)가 분리된 상태에서 제3 챔버(200)만 있는 상태이다. 도 7에서는 하전된 입자가 유입되므로 입자대전부(600)를 포함하는 제2 챔버(150)를 생략할 수 있고, 공정 환경의 압력이 기준 압력 미만이므로 제1 챔버(100)를 생략할 수 있다.The particle measuring unit of FIG. 7 is a state in which only the
따라서, 노즐(900)을 통해 피측정 기체가 제3 챔버(200)로 바로 유입된다.Therefore, the gas to be measured flows directly into the
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 유입되는 입자가 하전된 입자인지에 따라 제2 챔버(150)를 생략할 수 있고, 공정 환경의 압력이 기준 압력 이상인지 미만인지에 따라 제1 챔버(100)를 생략할 수 있다.6 and 7, in the embodiment of the present invention, the
즉, 본 발명의 실시예에서는 공정의 조건에 따라 3개의 챔버를 분리 또는 결합함으로써, 본 발명의 입자측정장치를 적용할 수 있는 공정 범위가 확대될 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention by separating or combining the three chambers according to the conditions of the process, the process range to which the particle measuring device of the present invention can be applied can be expanded.
이하에서는 도 8를 참조로 본 발명에 따른 입자측정방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to Figure 8 will be described in detail a preferred embodiment of the particle measuring method according to the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 입자측정장치를 이용한 입자측정방법을 나타내는 플로우차트이다.8 is a flowchart showing a particle measuring method using a particle measuring device according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 우선 유입되는 입자가 등가 하전된 입자인지를 판단한다(S810).As shown in FIG. 8, first, it is determined whether the introduced particles are equivalently charged particles (S810).
유입되는 입자가 등가 하전된 입자인 경우, 다음으로 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 미만인지를 판단한다(S820).When the incoming particles are equivalently charged particles, it is next determined whether the pressure in the process environment is greater than or equal to the set reference pressure (S820).
공정 환경의 압력이 기준 압력 이상이면, 도 6과 같이 제2 챔버(150)를 분리하고 제1 챔버(100) 및 제3 챔버(200)를 결합한다(S831).If the pressure of the process environment is greater than or equal to the reference pressure, as shown in FIG. 6, the
다음으로, 입자집속가속부(400)는 입자가 포함된 피측정 기체를 집속, 가속하여 제1 챔버(100)로 공급하고, 제1 챔버(100)를 통해 제3 챔버(200)로 피측정 기체가 진입한다(S832).Next, the
보다 구체적으로, 피측정 기체는 입자집속가속부(400)의 공기역학렌즈(400b)에 의해 집속되고, 압력 차이에 의해 가속되어 제1 챔버(100)로 진입한다. 제1 챔버(100)에 진입한 피측정 기체는 진공펌프(300)에 의해 상당량이 분리되어 외부로 배출되며, 소량의 기체와 입자가 계속하여 진행할 수 있다. 계속 진행하는 소량의 기체와 입자는 제2 스키머(510)를 통해 제3 챔버(200)로 진입한다.More specifically, the gas to be measured is focused by the
제3 챔버(200)의 입자전향부(700)는 입자의 유동 방향이 입자의 유동 방향에 대해 45도 각도로 기울어지게 전기장을 형성한다(S833).The
그러면, 도 4에 도시한 바와 같이 입자는 전기장의 영향에 의해 입자의 유동 방향이 90도 각도로 꺾여 진행하게 된다. 이때 전기장을 형성하기 위한 구성은 메쉬 형태의 금속판 한 쌍 이상을 전원에 연결한 것이 바람직하다.Then, as shown in FIG. 4, the particles proceed by bending the flow direction of the particles at an angle of 90 degrees under the influence of the electric field. At this time, the configuration for forming the electric field is preferably connected to the power supply a pair of mesh metal plate.
유동방향이 전향된 입자는 입자계수부(800)로 포집되고, 입자계수부(800)는 입자의 발생 여부를 모니터링하거나 입자의 크기/농도 분포 등을 측정한다(S834).Particles whose flow direction is redirected are collected by the
공정 환경의 압력이 기준 압력 미만이면, 도 7과 같이 제3 챔버(200)로부터 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(150)를 분리하고(S841), 제3 챔버(200)만을 이용하여 입자를 측정한다.When the pressure of the process environment is less than the reference pressure, as shown in FIG. 7, the
노즐(900)을 통해 가속된 하전된 입자가 제3 챔버(200)로 진입한다(S842).Charged particles accelerated through the
제3 챔버(200)의 입자전향부(700)는 입자의 유동 방향이 입자의 유동 방향에 대해 45도 각도로 기울어지게 전기장을 형성한다(S843).The
유동방향이 전향된 입자는 입자계수부(800)로 포집되고, 입자계수부(800)는 입자의 발생 여부를 모니터링하거나 입자의 크기/농도 분포 등을 측정한다(S844).Particles whose flow direction is redirected are collected by the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 등가 하전된 입자의 유입 여부, 공정 환경의 압력에 따라 3개의 챔버를 분리 또는 결합할 수 있다.As such, in the embodiment of the present invention, three chambers may be separated or combined according to whether inflow of equivalent charged particles or pressure of the process environment occurs.
등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서는 필히 제2 챔버(150)를 이용하여 입자를 측정한다.When the equivalent charged particles do not flow in, the particles are measured using the
상기 (S710) 단계로 돌아가서, 등가 하전된 입자가 유입되지 않은 상태에서 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 미만인지를 판단한다(S850). 이때, 기준 압력은 공정에 따라 실시 변경이 가능하나, 본 발명의 실시예에서는 대략 10 mTorr라 가정한다.Returning to the step (S710), it is determined whether the pressure of the process environment is more than the set reference pressure or less in the state that the equivalent charged particles are not introduced (S850). At this time, the reference pressure can be changed depending on the process, but in the embodiment of the present invention, it is assumed that approximately 10 mTorr.
공정 환경의 압력이 기준 압력 이상이면, 제1 챔버(100), 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(200)를 도 2와 같이 결합한다(S861).When the pressure in the process environment is greater than or equal to the reference pressure, the
다음으로, 입자집속가속부(400)는 입자가 포함된 피측정 기체를 집속, 가속하여 제1 챔버(100)로 공급하고, 제1 챔버(100)를 통해 제2 챔버(150)로 피측정 기체가 진입한다(S862). Next, the
보다 구체적으로, 피측정 기체는 입자집속가속부(400)의 공기역학렌즈(400b)에 의해 집속되고, 압력 차이에 의해 가속되어 제1 챔버(100)로 진입한다. 제1 챔버(100)에 진입한 피측정 기체는 진공펌프(300)에 의해 상당량이 분리되어 외부로 배출되며, 소량의 기체와 입자가 계속하여 진행할 수 있다. 계속 진행하는 소량의 기체와 입자는 제1 스키머(500)를 통해 제2 챔버(150)로 진입한다.More specifically, the gas to be measured is focused by the
제2 챔버(150)의 입자대전부(600)는 피측정 기체의 포함된 입자를 대전시킨다(S863).The
대전된 입자를, 입자의 유동방향에 대해 45도 각도로 기울어지게 형성된 전기장으로 진입시킨다(S864). 따라서 입자는 전기장의 영향에 의해 그 유동방향이 90도 전향된다. 이때 전기장을 형성하기 위한 구성은 메쉬 형태의 금속판 한 쌍 이상을 전원에 연결한 것이 바람직하다.The charged particles enter the electric field formed to be inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction of the particles (S864). Therefore, the particles are turned 90 degrees in the direction of flow under the influence of the electric field. At this time, the configuration for forming the electric field is preferably connected to the power supply a pair of mesh metal plate.
유동방향이 전향된 입자는 입자계수부(800)로 포집되고, 입자계수부(800)는 입자의 발생 여부를 모니터링하거나 입자의 크기/농도 분포 등을 측정한다(S865).Particles whose flow direction is redirected are collected by the
공정 환경의 압력이 기준 압력 미만이면, 도 3과 같이 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(200)로부터 제1 챔버(100)를 분리하고(S871), 제2 챔버(150) 및 제3 챔버(200)를 이용하여 입자를 측정한다.If the pressure of the process environment is less than the reference pressure, as shown in FIG. 3, the
노즐(900)을 통해 가속된 피측정 기체가 제2 챔버(200)로 진입한다(S872).The gas to be accelerated through the
제2 챔버(150)의 입자대전부(600)는 피측정 기체의 포함된 입자를 대전시킨다(S873).The
대전된 입자를, 입자의 유동방향에 대해 45도 각도로 기울어지게 형성된 전기장으로 진입시킨다(S874). 따라서 입자는 전기장의 영향에 의해 그 유동방향이 90도 전향된다. 이때 전기장을 형성하기 위한 구성은 메쉬 형태의 금속판 한 쌍 이상을 전원에 연결한 것이 바람직하다.The charged particles enter the electric field formed to be inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction of the particles (S874). Therefore, the particles are turned 90 degrees in the direction of flow under the influence of the electric field. At this time, the configuration for forming the electric field is preferably connected to the power supply a pair of mesh metal plate.
유동방향이 전향된 입자는 입자계수부(800)로 포집되고, 입자계수부(800)는 입자의 발생 여부를 모니터링하거나 입자의 크기/농도 분포 등을 측정한다(S875).Particles whose flow direction is redirected are collected by the
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 등가 하전된 입자의 유입 여부, 공정 환경의 압력에 따라 3개의 챔버를 분리 또는 결합할 수 있어, 다양한 공정에 본 발명의 입자측정장치가 적용될 수 있다.As such, in the exemplary embodiment of the present invention, the three chambers may be separated or combined according to the inflow of equivalent charged particles or the pressure of the process environment, and the particle measuring apparatus of the present invention may be applied to various processes.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예 들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
1000: 입자측정부
2000: 하부 지지부재
3000: 이동 부재
100: 제1 챔버
150: 제2 챔버
200: 제3 챔버
300: 진공 펌프
400: 입자집속가속부
500: 제1 스키머
510: 제2 스키머
600: 입자대전부
700: 입자전향부
800: 입자계수부
900: 노즐1000: particle measuring unit
2000: lower support member
3000: moving member
100: first chamber
150: second chamber
200: third chamber
300: Vacuum pump
400: particle focusing unit
500: first skimmer
510: second skimmer
600: particle charging part
700: particle deflector
800: particle counting part
900: nozzle
Claims (14)
분리 가능한 3개의 챔버를 이용하여 기체의 입자를 측정하는 입자측정부,
상기 입자측정부를 고정시키는 테이블, 및
상기 입자측정부와 상기 테이블을 지지하며 높낮이 조절이 가능한 지지 부재를 포함하되,
상기 입자측정부는 상기 지지 부재에 탈착이 가능하며,
상기 입자측정부는 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 여부, 유입되는 입자가 대전된 입자인지 여부에 따라 상기 3개의 챔버를 선택적으로 결합 또는 분리하여 상기 입자를 측정하는 입자측정장치.In the particle measuring device,
Particle measuring unit for measuring the particles of the gas using three separate chambers,
A table for fixing the particle measuring unit, and
It supports the particle measuring unit and the table and includes a support member capable of adjusting the height,
The particle measuring unit is detachable to the support member,
And the particle measuring unit measures the particles by selectively combining or separating the three chambers according to whether the pressure of the process environment is greater than or equal to a set reference pressure and whether the incoming particles are charged particles.
상기 입자측정부는,
분리 가능하며 상호 직렬로 연결되는 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3챔버,
상기 제1 챔버와 제2 챔버를 구획하며, 상기 기체가 통과하도록 관통구멍이 형성된 제1 스키머,
상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 구획하며, 상기 기체가 통과하도록 관통구멍이 형성된 제2 스키머,
상기 제2 챔버 내에 설치되어 상기 기체의 입자를 대전시키는 입자대전부,
상기 제3 챔버 내에 설치되어 전기장을 형성하여 상기 대전된 입자의 진행경로를 변경시키는 입자전향부, 및
상기 입자전향부에서 진행경로가 변경된 입자들이 입사되는 위치에 설치되고, 상기 입자를 계수하는 입자계수부를 포함하는 입자측정장치.The method of claim 1,
The particle measuring unit,
A first chamber, a second chamber and a third chamber that are detachable and connected in series with each other,
A first skimmer that partitions the first chamber and the second chamber and has a through hole formed therein to allow the gas to pass therethrough;
A second skimmer that partitions the second chamber and the third chamber and has a through hole formed therein for the gas to pass therethrough;
A particle charging unit installed in the second chamber to charge particles of the gas;
A particle turning part installed in the third chamber to form an electric field to change a traveling path of the charged particles;
And a particle counting unit installed at a position at which particles whose traveling path is changed in the particle turning unit is incident, and counting the particles.
상기 기체를 집속 및 가속하여 상기 제1 챔버로 분출하는 입자집속가속부를 더 포함하는 입자측정장치.3. The method of claim 2,
And a particle focusing accelerator configured to focus and accelerate the gas and to eject the gas into the first chamber.
상기 입자집속가속부는,
상기 기체가 주입되는 관체, 및
상기 관체의 내부에 배열되어 상기 관체로 진입한 기체를 집속, 가속시키는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함하되,
상기 렌즈는 측정 대상이 되는 공정의 환경에 따라 교체형 또는 카메라 셔터 타입 등으로 변경 가능한 입자측정장치.The method of claim 3,
The particle focusing unit,
A tube into which the gas is injected, and
At least one lens arranged inside the tube to focus, accelerate the gas entering the tube,
The lens may be changed to a replaceable or camera shutter type according to the environment of the process to be measured.
상기 기체를 가속하여 상기 제3 챔버로 주입하는 노즐을 더 포함하는 입자측정장치.3. The method of claim 2,
Particle measuring apparatus further comprises a nozzle for accelerating the gas and injected into the third chamber.
상기 입자계수부는,
입자를 포집하는 포집기, 및
상기 포집기에 포집된 입자를 계수하는 계수기를 포함하되,
상기 계수기는 상기 기체의 입자가 발생했는지 여부를 판단하는 모니터링 기능과, 상기 입자의 크기/농도 분포를 측정하는 측정 기능을 수행하는 입자측정장치.3. The method of claim 2,
The particle counting unit,
A collector to collect the particles, and
Including a counter for counting the particles collected in the collector,
The counter is a particle measuring device for performing a monitoring function for determining whether the particles of the gas is generated, and a measuring function for measuring the size / concentration distribution of the particles.
상기 입자전향부는,
상기 기체의 유동 방향에 대하여 45도 각도로 배치되고, (+) 또는 (-)전압이 인가되며 메쉬 형태인 제1 금속판과,
상기 제1 금속판의 상/하부에 상기 제1 금속판과 동일한 각도로 배치되고, 접지되며, 메쉬 형태인 제2 금속판 쌍을 포함하는 입자측정장치.3. The method of claim 2,
The particle converter,
A first metal plate disposed at an angle of 45 degrees with respect to the flow direction of the gas, and having a positive or negative voltage applied thereto and a mesh;
Particle measuring apparatus including a second metal plate pair disposed on the upper and lower portions of the first metal plate at the same angle as the first metal plate, grounded, and meshed.
(a) 유입되는 입자가 하전된 입자인지 여부를 판단하는 단계,
(b) 공정 환경의 압력이 설정된 기준 압력 이상인지 미만인지 여부를 판단하는 단계, 및
(c) 상기 입자의 하전 여부 및 공정 압력이 기준 압력 이상인지 여부에 따라 상호 직렬로 연결된 상기 3개의 챔버를 선택적으로 분리 또는 결합하여 입자를 측정하는 단계를 포함하는 입자측정방법.In the particle measuring method using a particle measuring device comprising three separate chambers,
(a) determining whether the incoming particles are charged particles,
(b) determining whether the pressure in the process environment is above or below a set reference pressure, and
(c) measuring particles by selectively separating or combining the three chambers connected in series with each other depending on whether the particles are charged and whether the process pressure is equal to or greater than a reference pressure.
상기 (c) 단계에서,
상기 입자가 하전된 입자인 경우 상기 3개의 챔버 중 입자를 하전시키는 기능을 수행하는 챔버를 생략하고 상기 입자를 측정하는 입자측정방법.9. The method of claim 8,
In the step (c)
If the particles are charged particles, the particle measuring method for omitting the chamber to perform the function of charging the particles of the three chambers to measure the particles.
상기 (c) 단계에서,
상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만이면, 상기 3개의 챔버 중 가장 낮은 압력을 유지하는 챔버를 생략하고 상기 입자를 측정하는 입자측정방법.9. The method of claim 8,
In the step (c)
And when the pressure in the process environment is less than the reference pressure, omitting the chamber maintaining the lowest pressure among the three chambers and measuring the particles.
상기 (c) 단계는,
상기 입자가 하전되지 않은 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 이상인 경우,
(c-1) 상기 3개의 챔버를 결합하는 단계,
(c-2) 상기 3개의 챔버 중 제1 챔버로 입자를 주입하고, 상기 제1 챔버를 통해 제2 챔버로 입자를 주입하는 단계,
(c-3) 상기 제2 챔버에서 상기 입자를 대전시키는 단계,
(c-4) 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, 및
(c-5) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하되,
상기 제1 챔버로 주입된 입자는 집속, 가속된 기체인 입자측정방법.9. The method of claim 8,
The step (c)
When the particles are uncharged particles and the pressure in the process environment is above the reference pressure,
(c-1) combining the three chambers,
(c-2) injecting particles into a first chamber of the three chambers and injecting particles into the second chamber through the first chamber,
(c-3) charging the particles in the second chamber,
(c-4) forming an electric field in a flow path of the particles in a third chamber in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, and
(c-5) counting particles redirected by the electric field,
The particle injected into the first chamber is a particle measuring method, which is a focused gas.
상기 (c) 단계는,
상기 입자가 하전되지 않은 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만인 경우,
(c-1) 상기 3개의 챔버 중 제1 챔버를 분리하고, 제2 챔버 및 제3 챔버를 결합시키는 단계,
(c-2) 상기 제2 챔버로 입자를 주입하는 단계,
(c-3) 상기 제2 챔버에서 상기 입자를 대전시키는 단계,
(c-4) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, 및
(c-5) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하되,
상기 제2 챔버로 주입된 기체는 노즐에 의해 가속된 기체인 입자측정방법.9. The method of claim 8,
The step (c)
If the particles are uncharged particles and the pressure in the process environment is below the reference pressure,
(c-1) separating the first chamber from the three chambers, and combining the second chamber and the third chamber,
(c-2) injecting particles into the second chamber,
(c-3) charging the particles in the second chamber,
(c-4) forming an electric field in a flow path of the particles in the third chamber in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, and
(c-5) counting particles redirected by the electric field,
The gas injected into the second chamber is a gas accelerated by the nozzle.
상기 (c) 단계는,
상기 입자가 하전된 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 이상인 경우,
(c-1) 상기 3개의 챔버 중 입자를 하전시키는 제2챔버를 분리하고, 제1 챔버 및 제3 챔버를 결합하는 단계,
(c-2) 상기 제1 챔버를 통해 상기 제3 챔버로 입자를 주입하는 단계,
(c-3) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, 및
(c-4) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하는 입자측정방법.9. The method of claim 8,
The step (c)
When the particles are charged particles and the pressure in the process environment is above the reference pressure,
(c-1) separating the second chamber that charges the particles among the three chambers, and combining the first chamber and the third chamber,
(c-2) injecting particles through the first chamber into the third chamber,
(c-3) forming an electric field in a flow path of the particles in the third chamber in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, and
(c-4) counting the particles redirected by the electric field.
상기 (c) 단계는,
상기 입자가 하전된 입자이고 상기 공정 환경의 압력이 상기 기준 압력 미만인 경우,
(c-1) 상기 3개의 챔버 중 제3 챔버로부터 저압력을 유지하는 제1 챔버를 분리하고, 입자를 하전시키는 제2 챔버를 분리하는 단계,
(c-2) 상기 제3 챔버로 입자를 주입하는 단계,
(c-3) 상기 제3 챔버에서 상기 입자의 유동 경로에, 상기 유동 경로에 대해 45도 각도로 기울어진 방향으로 전기장을 형성하는 단계, 및
(c-4) 상기 전기장에 의해 전향된 입자를 계수하는 단계를 포함하는 입자측정방법.9. The method of claim 8,
The step (c)
If the particles are charged particles and the pressure of the process environment is below the reference pressure,
(c-1) separating the first chamber maintaining the low pressure from the third chamber among the three chambers, and separating the second chamber that charges the particles,
(c-2) injecting particles into the third chamber,
(c-3) forming an electric field in a flow path of the particles in the third chamber in a direction inclined at an angle of 45 degrees with respect to the flow path, and
(c-4) counting the particles redirected by the electric field.
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