KR101693761B1 - 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서 - Google Patents

상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비도전성 소재로 형성한 베이스 층; 및 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면, 상면 가장자리 및 하면 가장자리에 도전성 물질을 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서 층을 포함하고, 상기 센서 층은 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면에 배열된 (+) 극성의 제1 패턴부, 상기 베이스 층의 상면 가장자리에 배열된 (-) 극성의 제2 패턴부 및 상기 베이스 층의 하면 가장자리에 배열된 (+) 극성의 제3 패턴부를 포함하며, 상기 제1 패턴부와 상기 제3 패턴부가 서로 이격되어 측면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서에 관한 것으로, 누설되는 유체의 바로 아래에 위치하지 않아도 바닥을 흐르는 유체와 접촉하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.

Description

상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서{Leak sensor for top and lateral face detection}
본 발명은 유체 누설을 감지할 수 있는 누설 감지 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상면 및 측면으로의 유체 누설을 모두 감지할 수 있는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에는 많은 화학 물질들이 이용된다. 예를 들면, 웨이퍼의 절단 및 연마 후 세정 공정에 사용되는 세정액, 웨이퍼의 감광 공정에 사용되는 감광액, 웨이퍼의 현상 공정에 사용되는 현상액, 웨이퍼 식각 공정에 사용되는 식각액 등이 반도체 제조 공정에 이용된다.
이러한 화학 물질들은 이송관을 통해 각 공정이 수행되는 위치로 이송되는데, 이송관의 불량 및 열화에 의해 화학 물질이 이송관 외부로 누설되는 일이 발생할 수 있다. 누설된 화학 물질은 사람은 물론 반도체 제조 현장의 다른 장치나 부품들에 악영향을 끼치므로, 이송관의 누설을 감지하여 빠르게 조치를 취할 필요가 있다.
이송관의 누설 감지는 일반적으로 전선의 플러스(+) 선과 마이너스(-) 선을 나란히 배치하고, 이 전선들 사이에 흡수제를 배치한 후, 누설된 화학 물질에 의해 발생하는 저항 변화를 측정하는 방법을 이용한다. 이러한 방법을 이용한 센서를 보통 라인형 누설 감지 센서라 한다.
여기서, 라인형 누설 감지 센서의 누설 감지 방법은 이송관으로부터 연장되어 이송관으로부터 누설된 화학 물질이 수집되는 드레인에 플러스(+) 전선(또는 도체)와 마이너스(-) 전선(또는 도체)를 배치하여 누설 여부를 측정하게 된다. 이러한 라인형 누설 감지 센서의 일 예가 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0005234호에 개시되어 있다.
한편, 누설 감지 대상 면적이 라인형 누설 감지 센서보다 더 넓게 형성된 면적형 누설 감지 센서가 있다. 면적형 감지 센서는 복수의 (+) 도체선들과 (-) 도체선들이 서로 교차 배열되거나 한 쌍의 (+) 도체선 및 (-) 도체선이 지그재그 형태로 배열되어 소정의 감지 면적을 형성한다. 이러한 면적형 누설 감지 센서의 일 예가 일본 공개실용신안공보 평01-171340호에 개시되어 있다.
여기서, 면적형 누설 감지 센서는 위에서 아래로 낙하하는 누설 유체와의 접촉에 의해 누설 여부를 감지하는 방식이다. 그런데, 이러한 감지 방식은 누설이 예상되는 부분의 아래에 누설 감지 센서를 직접 배치해야 하고, 누설되어 낙하하는 유체가 누설 감지 센서의 상부에 떨어지지 않는 경우에는 누설을 감지할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 종래의 면적형 누설 감지 센서는, 유체의 누설 위치의 바로 아래에 센서가 위치된 경우를 제외하고는, 누설되어 바닥을 흐르는 유체가 센서의 높이만큼의 양이 되지 않는 이상, 누설 여부를 감지할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 누설되는 유체의 바로 아래에 위치하지 않아도 바닥을 흐르는 유체와 접촉하여 유체의 누설을 감지할 수 있는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 비도전성 소재로 형성한 베이스 층; 및 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면, 상면 가장자리 및 하면 가장자리에 도전성 물질을 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서 층을 포함하고, 상기 센서 층은 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면에 배열된 (+) 극성의 제1 패턴부, 상기 베이스 층의 상면 가장자리에 배열된 (-) 극성의 제2 패턴부 및 상기 베이스 층의 하면 가장자리에 배열된 (+) 극성의 제3 패턴부를 포함하며, 상기 제2 패턴부와 상기 제3 패턴부가 서로 이격되어 측면으로 노출되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스 층은 수직방향으로 관통되어 상기 제1 패턴부와 상기 제3 패턴부를 전기적으로 연결하는 공통 단자 구멍을 구비하고, 상기 공통 단자 구멍에는 도전성 물질이 충진되는 것을 특징으로 한다.
대안적으로, 상기 센서 층은 상기 제1 패턴부로부터 상기 베이스 층의 상면 및 측면을 따라 측 하방으로 연장되어 상기 제3 패턴부와 접지되는 제4 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 베이스 층은 판상의 구조물을 수지 용액 또는 불소계 수지 용액에 침지하여 형성하거나, 수지 또는 불소계 수지 소재의 판상의 구조물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 센서 층은 액상의 수지 또는 불소계 수지와 도전성 재료의 혼합물을 패턴에 따라 상기 베이스 층에 도포 또는 인쇄하여 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상면 및 측면을 이용하여 상부에서 낙하하는 누설 유체 및 바닥으로 낙하해서 흘러오는 누설 유체를 모두 감지할 수 있다.
따라서, 누설되는 유체의 바로 아래에 센서가 위치하지 않아도 센서가 바닥을 흐르는 유체와 접촉하여 유체의 누설을 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 뒤집어서 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 개략적으로 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서를 개략적으로 도시한 사시도로서, 도 4의 센서를 반전시켜 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서에 대한 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 비도전성 소재로 형성한 베이스 층(100) 및 기 설정된 패턴에 따라 베이스 층(100)에 형성된 센서 층(200)으로 이루어진다. 여기서, 센서 층(200)은 베이스 층(100)의 상면 및 상면 가장자리에 도전성 물질을 기 설정된 패턴에 따라 도포 또는 인쇄하여 형성된다.
또한, 센서 층(200)은 기 설정된 패턴에 따라 베이스 층(100)의 상면에 배열된 (+) 극성의 제1 패턴부(210), 베이스 층(100)의 상면 가장자리에 배열된 (-) 극성의 제2 패턴부(220)를 포함한다. 제1 패턴부(210)는 베이스 층(100)의 중심선을 따라서 그리고 이 중심선으로부터 양측으로 연장되어 베이스 층(100)의 상면에서 소정의 면적을 갖도록 배열된다. 그리고 제2 패턴부(220)는 베이스 층(100)의 상면 가장자리를 따라서 그리고 베이스 층(100)의 가장자리로부터 중심선을 향해서 제1 패턴부(210)와 나란히 이격되도록 연장되어 베이스 층(100)의 상면 가장자리에 소정 면적을 갖도록 배열된다.
또한, 센서 층(200)은 베이스 층(100)의 하면 가장자리에 배열된 (+) 극성의 제3 패턴부(230)를 포함한다. 여기서, 센서 층(200)의 제2 패턴부(220)과 제3 패턴부(230)는 상하방향으로 서로 이격되어 베이스 층(100)의 측면으로 노출된다.
이러한 구성에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 베이스 층(100)의 상면에 배열된 제1 패턴부(210)와 제2 패턴부(220)에 의해 베이스 층(100)의 상면에 낙하하는 누설 유체를 감지할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 측면으로 노출된 제2 패턴부(220)와 제3 패턴부(230)에 의해 측방향으로 유입되는 누설 유체를 감지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 상면 및 측면을 이용하여 상부에서 낙하하는 누설 유체 및 바닥으로 낙하해서 측방향으로 흘러오는 누설 유체를 모두 감지할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 센서 층(200)의 제1 패턴부(210)와 제3 패턴부(230)를 전기적으로 연결하는 공통 단자(A)를 구비한다. 이 공통 단자(A)는 베이스 층(100)의 상면으로부터 하면까지 수직방향으로 관통된 관통 구멍(110)에 도전성 물질(120)을 충진하여 구성된다.
이러한 공통 단자(A)에 의해, 제1 패턴부(210)와 제3 패턴부(230)는 전기적으로 연결되고, 본 발명에 따른 누설 감지 센서의 측방향으로 유체가 접촉되고, 이 유체에 의해 센서 층(200)의 제2 패턴부(220)와 제3 패턴부(230)가 접지되면, 측방향으로 누설 유체를 감지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 전술한 제1 실시예에서 설명한 공통 단자(A) 대신에 센서 층(100)의 제1 패턴부(210)와 제3 패턴부(230)를 전기적으로 연결하는 제4 패턴부(240)를 더 포함한다.
제4 패턴부(240)는 센서 층(200)의 제1 패턴부(210)로부터 베이스 층(100)의 상면 및 측면을 따라 측 하방으로 연장되어, 제3 패턴부(230)와 접지된다. 이때, 센서 층(200)의 제2 패턴부(220)는 베이스 층(100)의 상면 가장자리를 둘러싸는 폐쇄된 형태가 아니라 일부분이 개방될 필요가 있다. 이를 위해, 제2 패턴부(220)는 베이스 층(100)의 상면 가장자리의 일부에서 제4 패턴부(240)와 접지되지 않고 제4 패턴부(240)가 측하방으로 지나갈 수 있는 개방부(221)를 구비한다.
이러한 제4 패턴부(240)에 의해, 센서 층(200)의 제1 패턴부(210)와 제3 패턴부(230)가 서로 접지됨으로써, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 전술한 공통 단자(A)를 구비할 필요가 없다. 그러나, 센서에 도전성 패턴을 형성하는 공정에 있어서, 그 두께가 상당히 얇은 센서 시트의 측면에 제4 패턴부(240)를 형성하는 작업은 상대적으로 시간이 많이 소요되기 때문에, 제1 실시예에서와 같이 공통 단자(A)를 이용하여 제1 패턴부(210)와 제3 패턴부(230)를 접지시키는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 전술한 제2 실시예에서 설명한 센서 층(100)의 제1 패턴부(210), 제2 패턴부(220), 제3 패턴부(230) 및 제4 패턴부(240) 이외에 제5 패턴부(250)를 더 포함한다.
제5 패턴부(250)는 베이스 층(100)의 하면에 형성되고, 전술한 제1 패턴부(210)와 마찬가지로 베이스 층(100)의 하면의 중심선을 따라서 그리고 이 중심선으로부터 양측으로 연장되어 베이스 층(100)의 하면에서 소정의 면적을 갖도록 배열된다. 즉, 제5 패턴부(250)는 제3 패턴부(230)와 서로 소정의 패턴으로 인접하게 배열되어, 제3 패턴부(230)와 제5 패턴부(250) 사이의 접지에 의해 베이스 층(100)의 하면의 누설을 검출하게 된다. 또한, 베이스 층(100)의 하면 및 측면에는 전술한 제4 패턴부(240)와 마찬가지로, 제5 패턴부(250)와 제2 패턴부(220)를 연결하는 제6 패턴부(260)가 형성된다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서는 제1 패턴부(210)와 제2 패턴부(220)를 이용하여 베이스 층(100)의 상면의 누설을 검출하고, 제2 패턴부(220)와 제3 패턴부(230)를 이용하여 베이스 층(100)의 측면의 누설을 검출하고, 제3 패턴부(230)와 제5 패턴부(250)를 이용하여 베이스 층(100)의 하면의 누설을 검출할 수 있다.
한편, 베이스 층(100)은 화학 약품에 내식성을 갖는 소재로 제조될 수 있다. 구체적으로, 베이스 층(100)은 판상의 구조물을 수지, 특히 불소계 수지 용액에 일정시간 침지시켜 형성될 수 있다. 여기서, 판상의 구조물은 베이스 층(100)의 뼈대를 이루는 구조물로서, 메시 형태의 유리 섬유일 수 있다. 대안적으로, 베이스 층(100)은 수지, 특히 불소계 수지 소재의 판상을 구조물로 형성될 수 있다.
또한, 센서 층(200)은 액상의 불소계 수지와 도전성 재료를 혼합하고, 이 혼합물을 기 설정된 패턴에 따라 베이스 층(100)의 상면, 상면 가장자리 및 하면 가장자리에 도포 또는 인쇄하여 형성될 수 있다.
여기서, 베이스 층(100) 및 센서 층(200)에 사용되는 불소계 수지는 내약품성 및 내열성이 우수한, 예를 들면 ETFE(Ethylene TetraFluoroEthylene), FEP(Flourinated Ethylene Prophylene), PTFE(PolyTetraFluoroeEhylene), PFA(Perfluorinated acids) 등일 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 베이스 층 110: 관통 구멍
120: 도전성 물질 A: 공통 단자
200: 센서 층 210: 제1 패턴부
220: 제2 패턴부 221: 개방부
230: 제3 패턴부 240: 제4 패턴부
250: 제5 패턴부 260: 제6 패턴부

Claims (6)

  1. 비도전성 소재로 형성한 베이스 층; 및
    기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면, 상면 가장자리 및 하면 가장자리에 도전성 물질을 도포 또는 인쇄하여 형성한 센서 층을 포함하고,
    상기 센서 층은 기 설정된 패턴에 따라 상기 베이스 층의 상면에 배열된 (+) 극성의 제1 패턴부, 상기 베이스 층의 상면 가장자리에 배열된 (-) 극성의 제2 패턴부 및 상기 베이스 층의 하면 가장자리에 배열된 (+) 극성의 제3 패턴부를 포함하며, 상기 제2 패턴부와 상기 제3 패턴부가 서로 이격되어 측면으로 노출되는 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 층은 수직방향으로 관통되어 상기 제1 패턴부와 상기 제3 패턴부를 전기적으로 연결하는 공통 단자 구멍을 구비하고, 상기 공통 단자 구멍에는 도전성 물질이 충진되는 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 층은 상기 제1 패턴부로부터 상기 베이스 층의 상면 및 측면을 따라 측 하방으로 연장되어 상기 제3 패턴부와 접지되는 제4 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 층은 상기 베이스 층의 하면에 소정의 패턴으로 배열된 제5 패턴부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 층은 판상의 구조물을 수지 용액 또는 불소계 수지 용액에 침지하여 형성하거나, 수지 또는 불소계 수지 소재의 판상의 구조물로 이루어진 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 층은 액상의 수지 또는 불소계 수지와 도전성 재료의 혼합물을 패턴에 따라 상기 베이스 층에 도포 또는 인쇄하여 형성한 것을 특징으로 하는 상면 및 측면 검출형 누설 감지 센서.
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