KR101735300B1 - 공정가스 분석장치 - Google Patents

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이상준
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명에 따른 공정가스 분석장치(100)는, 공정가스가 수집되도록 설치되는 가스셀(130); 가스셀(130) 내에 광을 조사하도록 가스셀(130)의 외부에 설치되는 광원부(110); 광원부(110)를 통하여 가스셀(130) 내에 조사되는 광을 가스셀(130) 내에 다중 반사시킨 후 가스셀(130) 외부로 인출하도록 설치되는 다반사 광학부(140); 및 다반사 광학부(140)에 의해 다중 반사된 후 가스셀(130) 외부로 인출되는 광을 수광받도록 가스셀(130)의 외부에 설치되는 광검출부(120); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 다반사 광학부(140)에 의해 광경로가 충분히 확보될 수 있기 때문에 소량의 공정가스에 대해서도 정밀한 정량 및 정성 분석이 가능하다. 또한, 광원부(110)와 광검출부(120)가 가스셀(130)의 외부에 분해조립 가능하게 설치되기 때문에 원하는 광분석 기법에 맞게 해당 광원부(110)와 광검출부(120)를 적절한 것으로 교체할 수 있어 다양한 분석기법을 활용할 수 있다.

Description

공정가스 분석장치{Process gas analyzing apparatus}
본 발명은 공정가스 분석장치에 관한 것으로서, 특히 공정챔버나 그 배기라인에 흐르는 공정가스를 정량 또는 정성 분석함으로써, 공정챔버에서 공정이 원하는 조건 하에서 제대로 진행되고 있는지 또는 환경오염가스가 배출되고 있는지 등의 여부를 모니터링 할 수 있는 공정가스 분석장치에 관한 것이다.
본 발명에서 말하는 공정가스라 함은 공정진행 중에 공정챔버나 그 배기라인에 흐르는 일체의 가스를 통칭하는 것으로, 소스가스(source gas)나 캐리어 가스(carrier gas) 뿐만 아니라 공정 중에 부산물(by product)로서 발생하는 기타 가스 등이 여기에 포함된다.
반도체 미세소자나 평판디스플레이 등의 제조를 위하여 증착, 식각, 세정 등 다양한 공정이 이루어진다. 이러한 공정은 플라즈마 또는 비플라즈마 상태에서 진행되는데, 이 때, 공정챔버에서 공정이 원하는 조건 하에서 제대로 진행되고 있는지, 또는 부산물로서 환경오염가스가 배출되고 있는지 등의 여부는 공정의 신뢰성 및 환경측면에서 매우 중요하기 때문에 이를 지속적으로 모니터링 할 필요가 있다.
이러한 모니터링은 공정챔버나 배기라인에 흐르는 공정가스를 정량 또는 정성 분석함으로써 이루어질 수 있는데, 이러한 일환으로, 대한민국 등록특허 제1169764호(2012.07.30.공고)에는 공정챔버의 배기라인 내에 광프로브를 내장시켜 배기가스를 흡수분광분석법으로 모니터링하여 산소와 질소의 존재여부를 실시간으로 파악함으로써 공정챔버에 리크(leak)가 발생하는지의 여부를 간판하는 '공정챔버의 실시간 모니터링 시스템'이 소개되어 있다.
그러나 상기 종래기술은 광프로브가 배기라인에 내장되어 있기 때문에 발광부와 수광부 사이의 광경로가 매우 짧아 측정의 정밀도가 떨어진다는 단점이 있으며, 또한 상황에 따라 다양한 광분석 도구가 동원되어야 할 것인데 위 시스템의 경우 발광부와 수광부 자체가 배기라인에 내장되기 때문에 발광부와 수광부를 원하는 광분석방식에 따라 적절한 것으로 상황에 따라 교체하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제1169764호(2012.07.30.공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정챔버나 그 배기라인에 흐르는 공정가스를 샘플링 추출하여 수집할 수 있는 가스셀을 별도로 두고 여기에 다반사 광학부를 설치하여 광경로를 충분히 확보함과 동시에 광원부와 광검출부를 가스셀의 외부에 분해조립 가능하게 설치함으로써 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 공정가스 분석장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정가스 분석장치는,
공정가스가 수집되도록 설치되는 가스셀;
상기 가스셀 내에 광을 조사하도록 상기 가스셀의 외부에 설치되는 광원부;
상기 광원부를 통하여 상기 가스셀 내에 조사되는 광을 상기 가스셀 내에 다중 반사시킨 후 상기 가스셀 외부로 인출하도록 설치되는 다반사 광학부; 및
상기 다반사 광학부에 의해 다중 반사된 후 상기 가스셀 외부로 인출되는 광을 수광받도록 상기 가스셀의 외부에 설치되는 광검출부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 가스셀은 공정챔버에 연결되어 상기 공정챔버 내의 공정가스를 샘플링 추출하여 수집하도록 설치되거나, 공정챔버의 배기라인에 연결되어 상기 배기라인 내의 공정가스를 샘플링 추출하여 수집하도록 설치될 수 있다.
상기 가스셀에 가스유입구와 가스유출구가 마련되고, 상기 배기라인에 흐르던 공정가스가 상기 가스유입구를 통하여 상기 가스셀에 유입된 후 상기 가스유출구를 통하여 다시 상기 배기라인으로 배출되도록 상기 가스유입구와 가스유출구가 상기 배기라인에 각각 연결되게 설치되는 것이 바람직하다. 또는, 상기 배기라인에 흐르던 공정가스가 상기 가스유입구를 통하여 상기 가스셀에 유입된 후 상기 가스유출구를 통하여 외부로 배출되도록 상기 가스유입구는 상기 배기라인에 연결되고 상기 가스유출구는 배출펌프에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 가스셀에 광의 통로로서 입구창과 출구창이 각각 마련되고, 상기 다반사 광학부는 상기 입구창의 바깥과 출구창의 바깥에 각각 설치되는 반사거울을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 광원부에서 조사되는 광이 상기 입구창을 거쳐 상기 가스셀 내로 조사된 후 상기 반사거울에 의해 다중 반사된 다음에 상기 출구창을 거쳐 외부로 인출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 입구창과 출구창은 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 반사거울은 평면거울 또는 오목거울일 수 있다.
상기 입구창의 바깥에 설치되는 반사거울과 상기 출구창의 바깥에 설치되는 반사거울에는 광이 통과할 수 있도록 광투과홀이 마련되는 것이 바람직하다.
상기 입구창 바깥에 설치되는 반사거울의 광투과홀과 상기 출구창 바깥에 설치되는 반사거울의 광투과홀이 대각선으로 바라보도록 상기 광투과홀은 상기 반사거울의 가장자리 부위에 마련되는 것이 바람직하다.
상기 입구창의 바깥에 설치되는 반사거울과 상기 출구창의 바깥에 설치되는 반사거울은 상대적으로 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 다반사 광학부는 상기 입구창의 바깥과 상기 출구창의 바깥 중 적어도 어느 한 곳에 설치되는 광경로 조절장치를 포함하여 이루어지는 것이 바람직한데,
이 때, 상기 광경로 조절장치는,
상기 반사거울에 이격되도록 상기 반사거울의 바깥쪽에 설치되는 거울지지수단;
상기 반사거울의 가운데 부위와 상기 거울지지수단 사이에 설치되는 중심핀;
상기 거울지지수단과의 간격이 조절될 수 있도록 상기 거울지지수단의 바깥쪽에서 설치되는 튜닝노브; 및
상기 반사거울의 가장자리 부위에서 상기 거울지지수단을 관통하여 상기 반사거울과 상기 튜닝노브 사이에 설치되는 기울기조절핀; 을 포함하여 이루어짐으로써,
상기 튜닝노브와 상기 거울지지수단과의 간격 조절에 연동되어 상기 기울기조절핀이 슬라이딩되고, 상기 기울기조절핀의 슬라이딩으로 인해 상기 반사거울이 상기 중심핀과 만나는 점을 중심으로 회전하여 기울기가 변하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 튜닝노브는 상기 거울지지수단에 스크류 방식으로 체결됨으로써 상기 튜닝노브의 다이얼식 회전방향에 따라 상기 튜닝노브와 상기 거울지지수단사이의 간격이 조절되는 것이 바람직하다.
상기 기울기조절핀의 머리부가 상기 튜닝노브에 닿도록 설치되고, 상기 기울기조절핀의 머리부와 상기 거울지지수단 사이에 탄성반발부재가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 반사거울과 상기 중심핀 사이의 각도 및 상기 반사거울과 상기 기울기조절핀 사이의 각도가 변할 수 있도록, 상기 반사거울과 상기 중심핀이 만나는 부위 및 상기 반사거울과 상기 기울기조절핀이 만나는 부위에 회동수단이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 거울지지수단과 상기 튜닝노브는 상기 광투과홀을 바라보는 면이 광이 통과할 수 있는 투명재질로 이루어지거나, 또는 골격 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광원부와 상기 광검출부는 상기 가스셀에 분리가능하게 조립식으로 체결 설치되는 것이 바람직하다.
상기 광원부와 광검출부 사이, 상기 광원부와 가스셀 사이, 및 상기 광검출부와 가스셀 사이가 진동흡수수단에 의해 서로 연결되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 가스셀에 압력게이지와 압력조절밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 다반사 광학부에 의해 광경로가 충분히 확보될 수 있기 때문에 소량의 공정가스에 대해서도 정밀한 정량 및 정성 분석이 가능하다. 또한, 광원부와 광검출부가 가스셀의 외부에 분해조립 가능하게 설치되기 때문에 원하는 광분석 기법에 맞게 해당 광원부와 광검출부를 적절한 것으로 교체할 수 있어 다양한 분석기법을 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정가스 분석장치(100)를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정가스 분석장치(100)를 설명하기 위한 도면;
도 3 내지 도 5는 다반사 광학부(140)를 설명하기 위한 도면들;
도 6은 반사거울(144)로서 오목거울이 사용되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정가스 분석장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(10) 내의 공정가스는 공정펌프(12)에 의해 배기라인(11)을 거쳐 외부로 배출된다. 공정가스에는 소스가스, 캐리어가스, 부산물 가스 등이 포함될 수 있으며, 원자, 분자, 이온, 라이칼 등 다양한 형태의 구성원이 존재할 것이다.
본 발명에 따른 공정가스 분석장치(100)는 공정챔버(10)나 그 배기라인(11)에 외부 연결되게 설치되는데, 본 실시예에서는 배기라인(11)에 연결되는 경우가 예로서 도시되었다.
본 발명에 따른 공정가스 분석장치(100)는 크게 광원부(110), 광검출부(120), 가스셀(130), 및 다반사 광학부(140)를 포함하여 이루어진다.
가스셀(130)은 배기라인(11)에서 분기되는 샘플링 배관(20)에 연결되게 설치된다. 물론, 샘플링 배관(20) 없이 바로 배기라인(11)에 연결되게 설치될 수도 있다. 가스셀(130)에는 가스유입구(131)와 가스유출구(132)가 마련되고, 배기라인(11)에 흐르던 공정가스가 가스유입구(131)를 통하여 가스셀(130)에 유입된 후 가스유출구(132)를 통하여 다시 배기라인(11)으로 배출되도록 가스유입구(131)는 샘플링 배관(20)에 연결되고, 가스 유출구(132)는 배기라인(11)에 연결된다.
광원부(110)는 가스셀(130) 내에 광을 조사하도록 가스셀(130)의 외부에 설치되며, 다반사 광학부(140)는 광원부(110)를 통하여 가스셀(130)에 조사되는 광을 가스셀(130) 내에 다중 반사(multi-reflection)시켜 광경로를 증가시키는 역할을 한다. 광검출부(120)는 다반사 광학부(140)에 의해 다중 반사된 후 가스셀(130) 외부로 인출되는 광을 수광받도록 가스셀(130)의 외부에 설치된다.
본 발명은 배기라인(11) 내의 공정가스가 샘플링 추출되어 수집되는 가스셀(130)에 광원부(110)를 통하여 광을 조사한 후 가스셀(130) 내에 수집된 공정가스를 거쳐 나오는 광을 광검출부(120)에서 검출하여 가스셀(130) 내의 공정가스를 분석하는 것을 특징으로 한다.
이러한 분석은 광방출분광분석법이나 흡수분광분석법 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 공정챔버(10)에 본 발명에 따른 공정가스 분석장치(100)가 설치되는 경우에는 플라즈마 및 비플라즈마 상태에서의 공정이 진행될 수 있으므로 양 분석법이 모두 활용될 것이지만, 배기라인(11)에 본 발명에 따른 공정가스 분석장치(100)가 설치되는 경우에는 배기라인(11)에 플라즈마가 존재하기 어려우므로 흡수분광분석법이 주로 활용될 것이다.
광검출부(120)를 통해서는 다양한 것을 모니터링 할 수 있다. 예컨대, 미반응된 잔여 소스가스 량을 파악하여 공정효율을 체크할 수 있으며, 또한 산소나 질소 부산물을 리크여부도 체크할 수 있다. 그리고 환경오염기체가 부산물로서 발생하는지의 여부도 체크할 수 있으며 배출가스량을 정량화해서 확인할 수 있다. 이러한 체크결과를 알려주는 알람수단을 광검출부(120)에 내장시키거나 별도로 설치함으로써 공정 모니터링에 도움을 주는 것이 더욱 바람직하다.
광원부(110)에는 광원뿐 만 아니라 광원에서 방출되는 광을 가스셀(130) 쪽으로 안내하기 위한 광학계가 함께 마련된다. 광원으로는 원하는 광 검출기법에 적합하도록 예컨대 단색발광원, 다색발광원, 또는 IR 발광원 등 다양한 것이 사용될 수 있다. 광학계에는 광학필터, 회절격자, 렌즈, 거울 등이 포함될 수 있다. 광검출부(120)에도 포토다이오드와 같은 단일수광소자, CCD와 같은 배열형 수광소자를 이용한 분광분석기, 모노크로미터, 스펙트로포토미터, 또는 FT-IR 등 다양한 광검출기가 사용될 수 있으며, 광 검출기에 광을 안내하기 위한 광학계가 마련된다.
광 분석기법으로는 앞서 말한 바와 같이 광방출분광분석법이나 흡수분광분석법 등 다양한 방식이 활용될 수 있는데, 본 발명은 원하는 검출기법에 따라 이에 적합하게 광원부(110)와 광검출부(120)를 교체하여 사용할 수 있도록 광원부(110)와 광검출부(120)가 가스셀(130)에 분해 교체 가능하게 조립식으로 체결되도록 하는 것을 특징으로 한다.
가스셀(130)에는 광의 통로로서 입구창(141a)와 출구창(141b)이 마련되며, 입구창(141a)의 바깥과 출구창(141b)의 바깥에는 다반사 광학부(140)가 설치된다. 입구창(141a)과 출구창(141b)은 도 3에 도시된 바와 같이 플랜지(142)에 의해 가스셀(130)을 밀폐시키도록 결합된다. 이로 인해 가스셀(130)은 외부환경과 차단되는 상태가 된다. 공정상태 및 측정요구 스펙에 맞게 가스셀(130)의 폭, 넓이 등 크기도 조절 가능한 것이 바람직하다.
도 3 내지 도 5는 다반사 광학부(140)를 설명하기 위한 도면들로서, 출구창(141b) 부위 즉, 도 1의 참조부호 A 부분을 확대한 것이다. 입구창(141a) 쪽에도 마찬가지 구성을 가지므로 입구창(141a) 쪽에 대한 설명은 생략한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 다반사 광학부(140)에는 반사거울(144)이 포함된다. 광원부(110)에서 조사되는 광은 입구창(141a)을 거쳐 가스셀(130) 내로 조사된 후 가스셀(130) 양쪽의 반사거울(144)에 의해 다중 반사된 다음에 출구창(141b)을 거쳐 외부로 인출된다. 광경로를 늘리기 위해서 입구창(141a)과 출구창(141b)은 대향하여 마주보도록 설치되는 것이 바람직하고, 이로 인해 양쪽의 반사거울(144)도 서로 마주보도록 설치되는 것이 바람직하다.
가스셀(130)의 양쪽에 설치되는 반사거울(144)에는 광이 통과할 수 있도록 광투과홀(144a)이 각각 형성되는 것이 바람직하다. 입구창(141a) 바깥에 설치되는 반사거울(144)의 광투과홀(144a)과 출구창(141b) 바깥에 설치되는 반사거울(144)의 광투과홀(144a)이 서로 대각선으로 바라보도록, 광투과홀(144a)은 반사거울(144)의 가장자리 부위에 형성되는 것이 광경로를 증가시키는 데에 있어 더욱 바람직하다.
본 발명은 광경로 증가를 위해서 다중 반사시키는 것을 특징으로 하는데, 이러한 다중 반사를 위해 입구창(141a)의 바깥에 설치되는 반사거울(144)과 출구창(141b)의 바깥에 설치되는 반사거울(144)은 상대적으로 기울어지게 설치되는 것이 바람직하다.
반사거울(144)로서는 평면거울이나 오목거울이 사용될 수 있는데, 오목거울인 경우에는 도 6에서와 같이 서로가 기울어지지 않아도 다중 반사가 일어날 수 있는 반면에 평면거울일 경우에는 이와 같이 기울어지게 설치하는 것이 특히 요구된다.
반사거울(144)이 평면거울이든 오목거울이든 상관없이 그 기울기 조절을 위하여 다반사 광학부(140)에 광경로 조절장치가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 광경로 조절장치는 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 본 실시예에서는 거울지지수단(145), 튜닝노브(146), 중심핀(147), 및 기울기조절핀(148)을 포함하여 이루어지는 경우가 예로서 도시되었다. 광경로 조절장치는 입구창(141a)의 바깥과 출구창(141b)의 바깥 중 적어도 어느 한 곳에 설치되면 족할 것이다. 양쪽에 반사거울(144)이 설치되는 경우 독립적인 조정이 가능하도록 하는 것이 그 효율성을 높이는데 있어 바람직하다.
거울지지수단(145)은 반사거울(144)에 이격되도록 반사거울(144)의 바깥에서 뚜껑 형태로 가스셀(130)에 볼트(145a) 등을 통하여 고정되게 결합된다. 가능하면 플랜지(142)에 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
튜닝노브(146)는 거울지지수단(145)과의 간격이 조절될 수 있도록 거울지지수단(145)의 바깥쪽에 설치된다. 도시된 바와 같이, 튜닝노브(146)가 거울지지수단(145)에 스크류 방식으로 체결되면 튜닝노브(146)의 다이얼식 회전방향에 따라 튜닝노브(146)와 거울지지수단(145) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
중심핀(147)은 반사거울(144)의 가운데 부위와 거울지지수단(145) 사이에 설치된다. 기울기조절핀(148)은 반사거울(144)의 가장자리 부위에서 거울지지수단(145)을 관통하여 반사거울(144)과 튜닝노브(146) 사이에 설치된다.
튜닝노브(146)를 다이얼식으로 회전시키면 이에 따라 튜닝노브(146)와 거울지지수단(145) 사이의 간격이 변하고 이로 인해 기울기조절핀(148)의 슬라이딩이 이루어진다. 그러면 반사거울(144)은 중심핀(147)과 만나는 점을 중심으로 하여 회전하여 기울기가 변하게 된다.
이 때, 반사거울(144)과 중심핀(147) 사이의 각도 및 반사거울(144)과 기울기조절핀(148) 사이의 각도가 변해야 할 것이므로, 반사거울(144)과 중심핀(147)이 만나는 부위 및 반사거울(144)과 기울기조절핀(148)이 만나는 부위에 회동수단이 설치되는 것이 바람직하다.
상기 회동수단은 도 4에 도시된 바와 같이 반사거울(144)과 중심핀(147)의 결합부위 및 반사거울(144)과 기울기조절핀(148)의 결합부위에 회전축의 역할을 하는 회동핀(152, 153)을 설치함으로써 구현될 수 있다. 반사거울(144)은 취성(brittleness)이 크므로 중심핀(147)과 기울기조절핀(148)은 반사거울(144)의 뒷면에 직접적으로 결합되기 보다는 반사거울(144)의 뒷면에 마운트부재(151)를 설치하고 이 마운트 부재(151)에 결합되도록 하는 것이 바람직하다.
기울기조절핀(148)은 도 5에 도시된 바와 같이 머리부(148a)가 튜닝노브(146)에 완전히 결합되는 것이 아니라 단지 닿는 상태로 설치되고, 머리부(148a)와 튜닝노브(146) 사이에 스프링(154)과 같은 탄성반발부재가 설치되는 것이 바람직하다.
그러면, 튜닝노브(146)를 다이얼식으로 회전시켜 거울지지수단(145)이 있는 안쪽으로 이동시킬 경우에는 스프링(154)이 눌리면서 기울기조절핀(148)이 안쪽으로 슬라이딩되면서 들어가게 되고, 튜닝노브(146)를 반대로 회전시켜 바깥쪽으로 이동시킬 경우에는 스프링(154)이 탄성반발력에 의해서 펴지면서 기울기조절핀(148)이 튜닝노브(146)에 닿은 상태로 바깥쪽으로 슬라이딩 되면서 빠져나오게 된다.
광투과홀(144a)을 통하여 외부로 인출되는 광은 거울지지수단(145)과 튜닝노브(146)를 거쳐 광검출부(120)로 유입될 것이므로, 출구창(141b) 쪽에 설치되는 거울지지수단(145) 및 튜닝노브(146)는 이러한 광경로를 방해하지 않도록 설치되어야 한다.
이를 위해 출구창(141b) 쪽에 설치되는 거울지지수단(145) 및 튜닝노브(146)는 광투과홀(144a)을 바라보는 면이 광이 통과할 수 있는 투명재질로 이루어지거나, 또는 광의 진행을 가로 막지 않도록 면이 아닌 골격 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 가스셀(130)이 진공상태라 하더라도 가스셀(130)의 바깥에 위치하는 다반사 광학부(140)까지 진공상태가 되도록 밀폐되어야 할 필요는 없기에 이와 같이 골격형태로 이루어져도 무방하다.
광원부(110)와 광검출부(120)가 진동에 영향을 받게 되면 광학적 정렬이 흐트러지게 되어 분석이 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로, 광원부(110), 광검출불(120), 가스셀(130) 사이에는 진동흡수수단이 설치되는 것이 바람직하고, 이러한 진동흡수수단을 매개로 하여 서로 연결되도록 설치되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 가스셀(130)의 압력에 따라 광 검출 강도가 달라질 수 있으므로 신뢰성 있는 분석을 위하여 가스셀(130)의 압력을 분석 인자로 도입할 필요가 있다. 이를 위하여 가스셀(130)에 압력게이지(133)가 설치되는 것이 바람직하고, 가스셀(13)의 유입단과 출력단에 압력조절밸브(13, 14)가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예로서, 도 1과 달리 가스셀(130)의 가스유입구(131)는 배기라인(11) 측의 샘플링 배관(20)에 연결되고, 가스유출구(132)는 배출펌프(16)에 연결되어 가스유입구(131)를 통하여 가스셀(130)에 유입된 공정가스가 배출펌프(16)를 통해 외부로 배출되도록 하는 것이 차이점이다. 참조번호 15는 압력조절밸브(15)를 나타내는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다반사 광학부(140)에 의해 광경로가 충분히 확보될 수 있기 때문에 소량의 공정가스에 대해서도 정밀한 정량 및 정성 분석이 가능하다. 또한, 광원부(110)와 광검출부(120)가 가스셀(130)의 외부에 분해조립 가능하게 설치되기 때문에 원하는 광분석 기법에 맞게 해당 광원부(110)와 광검출부(120)를 적절한 것으로 교체할 수 있어 다양한 분석기법을 활용할 수 있다.
10: 공정챔버 12: 공정펌프
11: 배기라인 13, 14, 15: 압력조절밸브
16: 배출펌프 20: 샘플링 배관
100: 공정가스 분석장치 110: 광원부
120: 광검출부 130: 가스셀
131: 가스유입구 132: 가스유출구
133: 압력게이지 140: 다반사 광학부
141a: 입구창 141b: 출구창
142: 플랜지 144: 반사거울
144a: 광투과홀 145: 거울지지수단
145a: 볼트 146: 튜닝노브
147: 중심핀 148: 기울기조절핀
148a: 머리부 151: 마운트부재
152, 153: 회동핀 154: 스프링

Claims (20)

  1. 공정가스가 수집되도록 설치되고, 광의 통로로서 입구창과 출구창이 마련되는 가스셀;
    상기 가스셀 내에 광을 조사하도록 상기 가스셀의 외부에 설치되는 광원부;
    상기 입구창의 바깥과 출구창의 바깥에 위치하도록 반사거울이 설치되어, 상기 광원부에서 조사되는 광이 상기 입구창을 거쳐 상기 가스셀 내로 조사된 후 다중 반사된 다음에 상기 출구창을 거쳐 외부 인출되도록 하는 다반사 광학부; 및
    상기 다반사 광학부에 의해 다중 반사된 후 상기 가스셀 외부로 인출되는 광을 수광받도록 상기 가스셀의 외부에 설치되는 광검출부; 를 포함하되,
    상기 다반사 광학부는 상기 입구창의 바깥과 상기 출구창의 바깥 중 적어도 어느 한 곳에 설치되는 광경로 조절장치를 포함하여 이루어지며,
    상기 광경로 조절장치는,
    상기 반사거울에 이격되도록 상기 반사거울의 바깥쪽에서 뚜껑형태로 상기 가스셀에 결합 설치되는 거울지지수단;
    상기 반사거울의 가운데 부위와 상기 거울지지수단을 연결하도록 설치되는 중심핀;
    상기 거울지지수단의 바깥쪽에서 상기 거울지지수단에 스크류 방식으로 체결됨으로써 다이얼식 회전방향에 따라 상기 거울지지수단과의 간격이 조절되는 튜닝노브;
    상기 반사거울의 가장자리 부위에서 상기 거울지지수단을 관통하여 머리부가 상기 튜닝노브에 닿도록 상기 반사거울과 상기 튜닝노브 사이에 설치되는 기울기조절핀;
    상기 거울지지수단과 상기 튜닝노브 사이에 반발력을 부여하기 위하여 상기 기울기조절핀에 끼워지게 설치되는 스프링; 및
    상기 반사거울과 상기 중심핀 사이의 각도 및 상기 반사거울과 상기 기울기조절핀 사이의 각도가 변할 수 있도록 상기 반사거울과 상기 중심핀이 만나는 부위 및 상기 반사거울과 상기 기울기조절핀이 만나는 부위에 설치되는 회동수단; 을 포함하여 이루어짐으로써,
    상기 튜닝노브의 회전에 연동되어 상기 기울기조절핀의 슬라이딩이 이루어지고, 상기 기울기조절핀의 슬라이딩으로 인해 상기 반사거울이 상기 중심핀과 만나는 점을 중심으로 회전하여 기울기가 변하는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스셀이 공정챔버에 연결되어 상기 공정챔버 내의 공정가스를 샘플링 추출하여 수집하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스셀이 공정챔버의 배기라인에 연결되어 상기 배기라인 내의 공정가스를 샘플링 추출하여 수집하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스셀에 가스유입구와 가스유출구가 마련되고, 상기 배기라인에 흐르던 공정가스가 상기 가스유입구를 통하여 상기 가스셀에 유입된 후 상기 가스유출구를 통하여 다시 상기 배기라인으로 배출되도록 상기 가스유입구와 가스유출구가 상기 배기라인에 각각 연결되게 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 가스셀에 가스유입구와 가스유출구가 마련되고, 상기 배기라인에 흐르던 공정가스가 상기 가스유입구를 통하여 상기 가스셀에 유입된 후 상기 가스유출구를 통하여 외부로 배출되도록 상기 가스유입구는 상기 배기라인에 연결되고 상기 가스유출구는 배출펌프에 연결되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 입구창과 출구창이 서로 대향하여 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반사거울이 평면거울 또는 오목거울인 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 입구창의 바깥에 설치되는 반사거울과 상기 출구창의 바깥에 설치되는 반사거울에 광이 통과할 수 있도록 광투과홀이 마련되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 입구창 바깥에 설치되는 반사거울의 광투과홀과 상기 출구창 바깥에 설치되는 반사거울의 광투과홀이 대각선으로 바라보도록 상기 광투과홀이 상기 반사거울의 가장자리 부위에 마련되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 입구창의 바깥에 설치되는 반사거울과 상기 출구창의 바깥에 설치되는 반사거울이 상대적으로 기울어지게 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서, 상기 거울지지수단과 상기 튜닝노브는 상기 광투과홀을 바라보는 면이 광이 통과할 수 있는 투명재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  17. 제9항에 있어서, 상기 거울지지수단과 상기 튜닝노브는 상기 광투과홀을 바라보는 면이 골격 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 광원부와 상기 광검출부가 상기 가스셀에 분리가능하게 조립식으로 체결 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 광원부와 광검출부 사이, 상기 광원부와 가스셀 사이, 및 상기 광검출부와 가스셀 사이가 진동흡수수단에 의해 서로 연결되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 가스셀에 압력게이지와 압력조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 공정가스 분석장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102680859B1 (ko) * 2020-11-16 2024-07-03 홍익대학교 산학협력단 공정 모니터링용 계측 시스템

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10274369B2 (en) * 2017-07-14 2019-04-30 Phoseon Technology, Inc. Systems and methods for an absorbance detector with optical reference
JP7128733B2 (ja) * 2018-12-05 2022-08-31 株式会社堀場エステック 吸光分析装置
CN114216856B (zh) * 2021-12-16 2023-06-02 安徽庆宇光电科技有限公司 一种用于光信号接收的样品池及其装置
CN115389096A (zh) * 2022-08-26 2022-11-25 江苏微导纳米科技股份有限公司 气体压力探测装置及沉积设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000214077A (ja) * 1999-01-20 2000-08-04 Japan Radio Co Ltd 光学吸収セル
JP2008164576A (ja) * 2006-04-25 2008-07-17 Shimadzu Corp 水分計
JP2009042192A (ja) * 2007-08-11 2009-02-26 Okayama Univ ガス濃度検出装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07311148A (ja) * 1994-05-17 1995-11-28 Tokyo Gas Co Ltd 多重反射光学装置とそれを用いた反射光の採取方法
SG99872A1 (en) * 1999-10-26 2003-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for laser analysis of dioxins

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000214077A (ja) * 1999-01-20 2000-08-04 Japan Radio Co Ltd 光学吸収セル
JP2008164576A (ja) * 2006-04-25 2008-07-17 Shimadzu Corp 水分計
JP2009042192A (ja) * 2007-08-11 2009-02-26 Okayama Univ ガス濃度検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102680859B1 (ko) * 2020-11-16 2024-07-03 홍익대학교 산학협력단 공정 모니터링용 계측 시스템

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