KR101944492B1 - 레이저 장치, 이를 구비하는 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법 - Google Patents

레이저 장치, 이를 구비하는 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부공간을 가지는 하우징; 상기 하우징의 내부로 레이저를 조사하는 레이저유닛; 상기 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하도록 상기 하우징에 설치되는 가스공급유닛; 및 상기 하우징 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 메인산소 농도측정기를 구비하는 측정유닛을; 포함하고, 레이저 장치 내부의 퍼지가스 양을 정밀하게 조절하여 레이저 장치 내부의 렌즈나 미러가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

Description

레이저 장치, 이를 구비하는 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법{Laser Apparatus, Laser Processing Equipment having the same, and Preventing Dust Method of thereof}
본 발명은 레이저 장치, 이를 구비하는 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 장치 내부의 퍼지가스 양을 정밀하게 조절하여 레이저 장치 내부의 렌즈나 미러가 오염되는 것을 방지할 수 있는 레이저 장치, 이를 구비하는 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법에 관한 것이다.
반도체, FPD, 및 태양광 소자 등을 제조할 때에 고온에서 박막을 증착하면 열화학반응에 의해 반응로가 오염되거나 원하지 않는 화합물이 생성되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 낮은 온도에서 박막을 증착하기 위하여 레이저 여기 플라즈마 화학기상증착 방법이 사용되고 있다. 또한, 기판이 대형화됨에 따라 박막 증착 후 어닐링(Annealing)을 할 때 균일성을 확보하기 어려워짐에 따라 여러가지 대안들이 제시되고 있으며 그 중 하나가 레이저를 이용한 어닐링 방법이다.
이러한 공정에 사용되는 레이저 처리설비는 반응챔버, 및 반응챔버의 상측에 설치되는 레이저 장치를 포함한다. 반응챔버의 상부에는 석영창이 구비되고, 레이저 장치에서 조사되는 석영창을 통과하여 반응챔버 내의 기판에 도달하여 기판을 처리한다. 레이저 장치의 내부에는 레이저가 투과되는 복수의 렌즈와 레이저의 조사방향을 변경시키는 미러가 설치된다. 이때, 레이저 장치 외부의 이물질이 레이저 장치의 내부로 유입되어 렌즈나 미러에 부착되기가 쉽다. 렌즈나 미러에 부착된 이물질은 렌즈나 미러의 성능을 저하시켜 레이저 처리 공정의 효율을 저하시킬 수 있다.
종래에는 레이저 장치의 하우징 내부로 퍼지가스를 공급하여 외부의 오염원이 하우징 내부로 유입되는 것을 억제하였다. 그러나 레이저 장치가 대형화되면서 하우징 내부의 압력이 위치별로 불균일해질 수 있다. 이에, 하우징 내부에 기류가 발생하거나 오존이 방출되지 못하면서, 하우징 내부에 설치된 렌즈나 미러에 오염물질이 흡착되는 문제가 발생하였다. 따라서, 렌즈나 미러의 수명이 줄어들고, 레이저가 안정적으로 조사되지 못해 레이저 처리공정의 효율이 감소하며, 생산성이 저하될 수 있다.
KR 2013-0071289 A
본 발명은 하우징 내부의 산소 농도 및 압력을 모니터링하면서 하우징 내부의 퍼지가스 양을 정밀하게 조절할 수 있는 레이저 장치, 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법을 제공한다.
본 발명은 하우징 내부에 설치된 렌즈나 미러에 이물질이 부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있는 레이저 장치, 레이저 처리설비, 및 이의 오염 방지방법을 제공한다.
본 발명은 내부공간을 가지는 하우징; 상기 하우징의 내부로 레이저를 조사하는 레이저유닛; 상기 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하도록 상기 하우징에 설치되는 가스공급유닛; 및 상기 하우징 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 메인산소 농도측정기를 구비하는 측정유닛을; 포함한다.
상기 측정유닛은, 상기 하우징 내부의 복수의 위치에서 압력을 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 압력 측정기를 더 포함한다.
상기 하우징의 내부공간이 복수개로 구분 가능하고, 상기 메인산소 농도측정기는, 상기 구분된 내부공간과 각각 연결되고, 유체가 이동하는 경로를 형성하는 복수의 측정라인; 상기 복수의 측정라인에 각각 설치되고, 유체의 이동경로를 개폐하는 복수의 차단밸브; 상기 복수의 측정라인과 연결되는 메인라인; 및 상기 메인라인과 연결되고 유체의 산소 농도를 측정하는 산소 센서를; 포함한다.
상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하도록 상기 하우징에 설치되는 배출유닛을 더 포함한다.
상기 하우징 내부의 산소 농도 및 압력 중 적어도 어느 하나의 정보에 따라 상기 가스공급유닛 및 상기 배출유닛 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어유닛을 더 포함한다.
상기 가스공급유닛은, 상기 내부공간에 설치되고, 상기 하우징의 연장방향을 따라 배치되는 복수의 분사기; 및 상기 분사기에 퍼지가스를 공급하도록 상기 복수의 분사기 각각에 연결되는 복수의 공급라인을 포함한다.
상기 분사기는 디퓨져를 포함한다.
상기 분사기는, 내부공간을 가지고 하부에 개구부가 형성되는 바디; 및 상기 내부공간으로 분사되는 퍼지가스를 확산시키도록 상기 바디의 개구부에 설치되는 제1 확산판을 포함한다.
상기 분사기는, 상기 바디의 내부에서 퍼지가스를 확산시키도록 상기 바디의 내부에 설치되는 제2 확산판을 더 포함한다.
상기 배출유닛은, 상하방향으로 상기 분사기와 이격되어 상기 내부공간과 연결되는 복수의 흡입라인; 및 상기 복수의 흡입라인과 연결되는 배출라인을; 포함한다.
상기 하우징은, 상층부와 하층부를 포함하고, 상기 복수의 흡입라인 중 상기 상층부와 연결되는 흡인라인은 상기 상층부의 하부와 연결되고, 하층부와 연결되는 흡입라인은 상기 하층부의 상부와 연결된다.
상기 내부공간 중 적어도 일부에 설치되고 레이저의 이동경로를 따라 배치되는 복수의 렌즈; 및 상기 하우징의 내부공간에 설치되고 레이저가 조사되는 방향을 조절하는 미러를; 더 포함하고, 상기 메인산소 농도측정기 및 상기 압력 측정기는 상기 렌즈 또는 상기 미러가 설치된 내부공간과 연결된다.
본 발명은, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하고, 상부면에 투과창이 형성되는 챔버, 상기 챔버의 내부에서 상기 기판을 지지하는 스테이지, 및 상기 챔버의 상측에 위치하고 상기 투과창을 통해 상기 챔버 내부의 기판으로 레이저를 조사하는 레이저 장치를 포함한다.
본 발명은, 내부공간을 가지고 레이저가 이동하는 경로를 형성하는 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하는 과정; 복수의 위치에서 상기 하우징 내부의 산소 농도를 측정하는 과정; 및 상기 하우징 내부의 산소 농도에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정을; 포함한다.
상기 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하는 과정은, 상기 하우징의 복수의 위치에 각각 연결되어 유체를 흡입하는 복수의 측정라인이 형성하는 유체의 이동경로를 선택적으로 개폐하는 과정; 및 이동경로가 개방된 측정라인으로 흡입된 유체의 산소 농도를 측정하는 과정을 포함한다.
상기 하우징 내부의 산소 농도에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정은, 측정된 산소 농도값과 미리 정해진 설정산소 농도범위를 비교하는 과정; 및 상기 산소 농도값이 상기 설정산소 농도범위보다 크면 상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급하고, 상기 산소 농도값이 설정산소 농도범위보다 작으면 상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하는 과정을 포함한다.
상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급한 후, 복수의 위치에서 상기 하우징 내부의 압력을 측정하는 과정; 및 상기 하우징 내부의 압력에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정을; 포함한다.
상기 하우징 내부의 압력에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정은, 측정된 압력값과 미리 설정된 설정 압력범위를 비교하는 과정; 및 상기 압력값이 상기 설정 압력범위보다 작으면 상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급하고, 상기 압력값이 설정 압력범위보다 크면 상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하는 과정을 포함한다.
상기 하우징의 내부공간 중 적어도 일부에 레이저가 통과하는 렌즈 또는 레이저의 조사방향을 조절하는 미러가 설치되고, 상기 하우징 산소 농도를 측정하는 과정 또는 상기 하우징 내부의 압력을 측정하는 과정은, 상기 렌즈 또는 상기 미러가 설치된 내부공간의 산소 농도 또는 압력을 측정하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 복수의 위치에서 레이저 장치의 하우징 내부의 산소 농도 및 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 하우징 내부의 산소 농도 및 압력에 따라 하우징 내부로 공급되는 퍼지가스 양 또는 하우징 외부로 배출되는 퍼지가스의 양을 정밀하게 조절할 수 있다. 이에, 하우징 내부에 기류가 발생하거나 오존이 방출되지 않아 하우징 내부의 렌즈나 미러에 오염물질이 부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 렌즈나 미러의 오염을 방지하여 렌즈나 미러의 성능과 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 레이저 처리 공정의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리설비를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리설비의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 내부를 나타내는 단면 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 작동을 나타내는 도면.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 오염 방지방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리설비를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리설비의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하우징의 내부를 나타내는 단면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 작동을 나타내는 도면이고, 도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 분사기의 구조를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 오염 방지방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 처리설비는, 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하고 상부면에 투과창(15)이 형성되는 챔버(10), 챔버(10)의 내부에서 기판을 지지하는 스테이지(20), 및 챔버(10)의 상측에 위치하고 투과창(15)을 통해 챔버(10) 내부의 기판으로 레이저를 조사하는 레이저 장치(100)를 포함한다.
챔버(10)는 내부공간을 가지는 통 형상으로 형성된다. 예를 들어, 챔버(10)의 단면 형상은 사각형일 수 있다. 챔버(10)는 사방이 밀폐된 구조로 형성되며, 내부에 기판이 처리되는 공간이 형성된다.
또한, 챔버(10)의 상부면에는 레이저가 투과할 수 있는 투과창(15)이 설치될 수 있다. 투과창(15)은 레이저 장치(100)의 레이저가 조사되는 부분의 하측에 위치할 수 있다. 또한, 챔버(10)는 내부공간을 진공압으로 조성하기 위한 진공 펌프와 연결될 수도 있다. 그러나 챔버(10)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
스테이지(20)는 챔버(10)의 내부에서 기판을 지지하는 역할을 하며, 이동가능하게 설치될 수 있다. 예를 들어, 레이저 처리 공정을 수행하는 경우 기판의 위치를 확인한 후, 스테이지(20)를 이동시켜 기판을 레이저가 조사되는 영역으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 스테이지(20)를 이동시켜 기판 상에 원하는 위치에 레이저를 조사할 수 있다. 또는, 스테이지(20)가 고정된 상태에서 레이저 장치(100)를 이동시키면서 기판 상에 원하는 위치에 레이저를 조사할 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 레이저 장치(100)는, 내부공간을 가지는 하우징(110), 하우징(110)의 내부로 레이저를 조사하는 레이저유닛(190), 하우징(110)의 내부로 퍼지가스를 공급하도록 하우징(110)에 설치되는 가스공급유닛(130), 및 하우징(110) 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하도록 하우징(110)에 설치되는 메인산소 농도측정기(141)를 구비하는 측정유닛(140)을 포함한다.
또한, 레이저 장치(100)는, 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하도록 하우징(110)에 설치되는 배출유닛(160), 하우징(110) 내부의 산소 농도 및 압력 중 적어도 어느 하나의 정보에 따라 가스공급유닛(130) 및 배출유닛(160) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어유닛(150), 하우징(110)의 내부공간 중 적어도 일부에 설치되고 레이저의 이동경로를 따라 배치되는 복수의 렌즈(120), 및 하우징(110)의 내부공간에 설치되고 레이저가 조사되는 방향을 조절하는 미러(180)를 더 포함할 수 있다. 이때, 레이저 장치(100)는, 렌즈(120)의 길이가 1500mm 이상이고, 하우징(110)의 길이가 15m 이상인 대형 장비일 수 있다.
하우징(110)은 내부공간은 복수개가 구분될 수 있으며, 하우징(110)의 내부공간은 레이저가 이동하는 경로를 형성한다. 예를 들어, 하우징(110)은, 전후방향으로 연장형성되고 전후방향으로 공간이 복수개로 구분되는 상층부(110a), 및 전후방향으로 연장형성되고 전후방향으로 공간이 복수개로 구분되며 상층부(110a)의 하부에 결합되는 하층부(110b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상층부(110a)는 내부공간이 8개 이상으로 구분될 수 있고, 하층부(110b)는 내부공간이 2개 이상으로 구분될 수 있다.
이러한 하우징(110)의 내부에는 복수의 칸막이(120)가 설치되어 하우징(110)의 내부를 복수의 공간으로 구분할 수 있다. 칸막이(120)이는 상층부(110a) 및 하층부(110b)의 내부에서 전후방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 칸막이(120)는 일부가 개방될 수 있는데, 칸막이(120)의 개방된 부분을 통해서 레이저가 내부공간들을 통과할 수 있다. 또는, 내부공간을 가지는 복수의 모듈이 결합되어 하나의 하우징(110)을 형성할 수도 있다. 따라서, 하우징(110)의 내부공간이 복수개로 구분될 수 있다. 이때, 하우징(110)의 구분된 공간들은 서로 연통될 수도 있다. 그러나 하우징(110)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
하우징(110)의 내부에는 복수의 광학부재가 설치될 수 있다. 예를 들어, 광학부재는, 렌즈(120), 및 미러(180)를 포함할 수 있다. 렌즈(120)는 복수개가 구비되어 내부공간 중 일부에 설치될 수 있다. 렌즈(120)는 레이저의 이동경로에 설치되어 통과하는 레이저의 특성을 조절할 수 있다. 미러(180)는 레이저를 굴절 또는 반사시켜 레이저를 작업자가 원하는 방향으로 조사시키는 역할을 한다.
레이저유닛(190)은 레이저를 발생시키는 역할을 한다. 레이저유닛(190)의 외부 또는 내부에 설치되어 하우징(110) 내부로 레이저를 공급할 수 있다. 따라서, 레이저유닛(190)에서 발생된 레이저가 하우징(110)의 내부공간들을 따라 이동하다가 기판 상으로 조사되어 기판을 처리할 수 있다.
이때, 하우징(110) 외부의 이물질이 내부로 유입되거나, 하우징(110) 내부에 기류가 발생하여 하우징(110) 내부의 이물질이 날려 렌즈(120)나 미러(180)에 부착될 수 있다. 이러한 이물질은 렌즈(120) 또는 미러(180)의 성능을 저하시켜 레이저 처리 공정의 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부로 이물질이 유입되거나 하우징(110) 내부에 기류가 발생하는 것을 방지하기 위해 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급할 수 있다.
가스공급유닛(130)은 구분된 내부공간 각각으로 퍼지가스를 공급하는 역할을 한다. 가스공급유닛(130)은, 내부공간에 설치되고, 하우징(110)의 연장방향을 따라 일렬로 배치되는 복수의 분사기(131), 및 분사기(131)에 퍼지가스를 공급하도록 복수의 분사기(131) 각각에 연결되는 복수의 공급라인(132)을 포함한다. 퍼지가스로는 N2가스를 사용할 수 있다. 그러나 사용할 수 있는 가스의 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상층부(110a)의 내부공간에 설치되는 분사기(131)는 내부공간의 바닥면보다 천장에 근접하게 배치될 수 있다. 이에, 분사기(131)는 상부에서 하부방향으로 퍼지가스를 분사할 수 있다. 또는, 하층부(110b)의 내부공간에 설치되는 분사기(131)는 내부공간의 천장보다 바닥면에 근접하게 배치될 수 있고, 하부에서 상부방향으로 퍼지가스를 공급할 수 있다.
또한, 분사기(131)는 복수개가 구비되어 상층부(110a) 또는 하층부(110b)의 연장방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 분사기(131)는 등간격으로 서로 이격되어 일렬로 배치될 수 있다. 또한, 복수의 분사기(131)는 내부공간이 구분되는 개수만큼 구비될 수 있고, 각 구분된 공간으로 퍼지가스를 공급할 수 있다. 따라서, 하나의 분사기(131)로 하우징(110) 내부에 퍼지가스를 공급할 때보다 더 신속하게 하우징(110) 내부 전체에 퍼지가스를 채워넣을 수 있다. 또한, 구분된 공간들 별로 공급되는 퍼지가스 양을 조절하여 내부공간 전체 영역에 균일한 양의 퍼지가스를 공급할 수 있다. 그러나 구비되는 분사기(131)의 개수 및 구비되는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
내부공간으로 공급된 퍼지가스는 외부의 이물질이 하우징(110) 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있고, 하우징(110) 내부에 기류가 발생하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 렌즈(120)나 미러(180)에 이물질이 부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 분사기(131)는 디퓨져일 수 있다. 디퓨져는 퍼지가스가 일시에 나오는 것을 방지하고, 자연스럽게 퍼지가스를 하우징(110) 내부에 공급하여 하우징(110) 내부에 퍼지가스를 서서히 채우는 역할을 한다. 따라서, 퍼지가스가 일시에 분사되어 기류가 발생하거나 유량이 변동하는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
이때, 상층부(110a)에 설치되는 분사기(131)의 하측 또는 하층부(110b)에 설치되는 분사기(131)의 상측에는 후술될 배출유닛(160)의 흡입라인(161)이 위치할 수 있다. 따라서, 상측에서 분사되는 퍼지가스는 하측의 흡입라인(161)으로 흡입되고, 하측에서 분사되는 퍼지가스는 상측의 흡입라인(161)으로 흡입될 수 있다. 이에, 내부공간들에 상하방향으로 라미나 플로우가 형성되어 내부공간 전체 영역으로 퍼지가스가 균일하게 채워질 수 있다.
또한, 분사기(131)가 분사하는 퍼지가스의 최대 유량은 250slm(Standard Litters Minute) 이하일 수 있다. 이에, 한 번에 너무 많은 양의 퍼지가스가 하우징(110)의 내부공간으로 분사되어 기류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 분사기(131)에서 분사되는 퍼지가스의 최대유량을 설정하여 퍼지가스가 하우징(110) 내부에 서서히 채워지도록 조절할 수 있다. 그러나 분사기(131)에서 분사되는 퍼지가스의 최대유량은 이에 한정되지 않고, 하우징(110)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 분사기(131)는 가스가 저장되는 공간을 형성하고 하부가 개방되는 바디(131a), 및 내부공간으로 분사되는 퍼지가스를 확산시키도록 바디(131a)의 개구부에 설치되는 제1 확산판(131b)을 포함할 수 있다. 바디(131a)의 상부는 공급라인(132)에 연결되어 하우징(110) 내부에서 상측에 지지될 수 있다. 바디(131a)의 하부는 개방될 수 있다. 따라서, 공급라인(132)을 통해 바디(131a)의 내부로 유입된 퍼지가스가 바디(131a)의 하부로 분사될 수 있다.
제1 확산판(131b)은 바디(131a)의 개구부 형상에 대응하여 형성될 수 있고, 개구부의 평면 면적보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 확산판(131b)은 원판 모양으로 형성될 수 있다. 이에, 제1 확산판(131b)과 바디(131a)의 개구부 사이에는 틈새가 형성될 수 있다. 제1 확산판(131b)은 퍼지가스의 이동경로 상에 위치하여 상측에서 하측으로 분사되는 퍼지가스와 충돌할 수 있다. 따라서, 하측으로 분사되는 퍼지가스가 제1 확산판(131b)과 충돌하여 수평방향으로 확산될 수 있고, 제1 확산판(131b)과 개구부 사이의 틈새를 통해 하우징(110) 내부로 공급될 수 있다. 그러나 제1 확산판(131b)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또는, 도 6의 (b)와 같이, 분사기(131)가 바디(131a)의 내부에 배치되고 바디(131a)의 내부에서 퍼지가스를 확산시키는 제2 확산판(131c)을 더 포함할 수도 있다. 제2 확산판(131c)은 바디(131a)의 공급라인(132)과 연결되는 부분과 제1 확산판(131b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 확산판(131c)은 바디(131a)의 평면형상에 대응하여 형성될 수 있고, 상하방향으로 관통하는 복수의 홀이 구비될 수 있다. 따라서, 바디(131a) 내부로 공급된 퍼지가스가 제2 확산판(131c)과 충돌하여 바디(131a) 내부에서 확산되면서 제2 확산판(131c)에 구비된 홀들을 통해 하부로 공급될 수 있다.
퍼지가스가 제2 확산판(131c)에 의해 바디(131a) 내부에서 1차로 확산되고, 제1 확산판(131b)에 의해 2차적으로 하우징(110)의 내부에서 확산되어 공급될 수 있다. 따라서, 퍼지가스가 일시에 분사되는 것을 방지할 수 있고, 내부공간에 서서히 공급되면서 채워질 수 있다. 이에, 내부공간에 순간적으로 공급되는 퍼지가스에 의해 기류가 발생하는 것을 차단할 수 있다.
또는, 도 6의 (c)와 같이 분사기(131)가 상하방향으로 신장수축 가능한 탄성부재(131d)를 더 포함할 수도 있다. 탄성부재(131d)는 일단이 바디(131a) 내부의 천정면에 연결될 수 있고, 타단이 제1 확산판(131b)에 연결되어 제1 확산판(131b)을 지지해줄 수 있다. 이때, 제1 확산판(131b)은 바디(131a)의 개구부의 면적 이상의 크기로 형성될 수 있고, 탄성부재(131d)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 따라서, 탄성부재(131d)가 수축하면 제1 확산판(131b)이 개구부를 커버하고, 탄성부재(131d)가 신장하면 제1 확산판(131b)이 하측으로 이동하여 개구부가 개방될 수 있다.
바디(131a) 내부로 공급되는 퍼지가스 양이 증가하면 바디(131a) 내부의 압력이 증가하여 제1 확산판(131b)을 하측으로 밀어낼 수 있다. 따라서, 바디(131a)의 개구부가 개방되면서 바디(131a)와 제1 확산판(131b) 사이의 틈새를 통해 퍼지가스가 하우징(110)의 내부공간으로 공급될 수 있다. 이에, 탄성부재(131d)의 탄성력을 이용하여 설정압력 이상의 퍼지가스만 하우징(110) 내부로 공급할 수 있다. 또한, 퍼지가스가 제1 확산판(131b)을 하측으로 밀어내면서 분사되기 때문에 상하방향으로 분사되는 유속이 감소하여 수평방향으로 확산되면서 분사될 수 있다.
그러나 분사기(131)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있으며, 바디(131a), 제1 확산판(131b), 제2 확산판(131c), 및 탄성부재(131d)의 다양한 조합이 가능하다. 또한, 분사기(131)의 설치 위치 및 퍼지가스를 분사하는 방향도 다양할 수 있다.
공급라인(132)은 분사기(131)가 구비되는 개수만큼 복수개가 구비되어 각각의 분사기(131)에 연결될 수 있다. 공급라인(132)은 분사기(131)에 퍼지가스를 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 공급라인(132)은 퍼지가스가 이동하는 경로를 형성하며, 일단이 퍼지가스가 저장된 저장탱크에 연결되고 타단이 하우징(110)을 관통하여 하우징(110) 내부의 분사기(131)와 연결될 수 있다.
또한, 공급라인(132)은 하우징(110)의 내부공간에서 분사기(131)를 지지할 수 있다. 공급라인(132)은 하우징(110)의 벽체를 관통할 수 있다. 이때, 공급라인(132)에는 하우징(110)의 천장에 결합되는 지지부재(132a)를 관통하여 지지부재(132a)에 의해 고정될 수 있다. 따라서, 공급라인(132)은 분사기(131)를 안정적으로 지지해줄 수 있다. 그러나 분사기(131)가 지지되는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 복수의 공급라인(132) 각각에는 개별적으로 유량계와 밸브가 설치될 수도 있다. 따라서, 하우징(110)의 내부공간으로 공급되는 퍼지가스의 양을 유량계로 측정하면서, 밸브를 제어하여 하우징(110)으로 공급되는 퍼지가스의 양을 정밀하게 조절할 수도 있다. 이때, 하우징(110) 내부의 퍼지가스가 외부로 배출될 수도 있기 때문에, 하우징(110)의 내부공간으로 공급되는 퍼지가스의 양과 실제 내부공간에 존재하는 퍼지가스 양은 다를 수도 있다.
측정유닛(140)은 복수의 위치에서 하우징(110) 내부의 산소 농도 또는 압력을 측정하는 역할을 한다. 즉, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양이 증가하면 내부공간의 산소 농도는 낮아지고 압력은 커진다. 반대로, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양이 감소하면 내부공간의 산소 농도는 높아지고 압력은 작아진다. 따라서, 내부공간들의 산소 농도 또는 압력을 측정하여 하우징(110) 내부로 공급되거나 외부로 배출되는 퍼지가스의 양을 조절할 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부에 적정량의 퍼지가스가 존재할 수 있다.
측정유닛(140)은, 하우징(110) 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하도록 하우징(110)에 설치되는 메인산소 농도측정기(141)를 포함하고, 보조산소 농도측정기(143), 및 압력 측정기(142)를 더 포함할 수 있다.
메인산소 농도측정기(141)는 하우징(110)의 구분된 공간들 중 적어도 일부의 산소 농도를 측정하는 역할을 한다. 메인산소 농도측정기(141)는, 구분된 공간들과 각각 연결되고, 유체가 이동하는 경로를 형성하는 복수의 측정라인(141b), 복수의 측정라인(141b)에 각각 설치되고, 유체의 이동경로를 개폐하는 복수의 차단밸브(141d), 복수의 측정라인(141b)과 연결되는 메인라인(141c), 및 메인라인(141c)과 연결되고 유체의 산소 농도를 측정하는 산소 센서(141a)를 포함한다.
측정라인(141b)은 유체가 이동하는 경로를 형성한다. 이에, 측정라인(141b)과 연결된 내부공간 내부의 유체가 측정라인(141b)으로 유입되어 이동할 수 있다. 측정라인(141b)은 복수개가 구비되어 내부공간 중 적어도 일부에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 측정라인(141b)은 렌즈(120) 또는 미러(180)가 설치된 내부공간과 연결될 수 있다. 즉, 렌즈(120)나 미러(180)에 이물질이 부착되는 것을 방지하기 위해 렌즈(120)나 미러(180)가 설치된 내부공간으로 공급되거나 외부로 배출되는 퍼지가스의 양을 정밀하게 조절할 필요가 있다. 따라서, 렌즈(120)나 미러(180)가 설치된 내부공간의 산소 농도를 모니터링할 수 있다.
차단밸브(141d)는 측정라인(141b)이 형성하는 가스의 이동경로를 개폐할 수 있다. 따라서, 차단밸브(141d)를 이용하여 내부공간의 원하는 위치의 유체만 산소 센서(141a) 측으로 안내할 수 있다. 이에, 내부공간 내 서로 다른 영역들에 대한 산소 농도를 선택적으로 측정할 수 있다.
예를 들어, 하우징(110)의 내부는 10개의 공간으로 구분되고, 4개의 측정라인(141b)이 구비되어 렌즈(120) 또는 미러가 설치된 4개의 공간과 각각 연결될 수 있다. 이때, 4개의 공간 중에 1번째 공간의 산소 농도를 측정하는 경우, 1번째 공간과 연결된 측정라인(141b)의 차단밸브(141d)는 열고, 2~4번째 공간과 연결된 측정라인(141b)의 차단밸브(141d)는 닫을 수 있다. 따라서, 1번째 공간의 유체만 측정라인(141b)을 통해 산소 센서(141a)로 이동할 수 있다. 또한, 이러한 과정을 순차적으로 진행하면, 1번째, 2번째, 3번째, 4번째 공간의 산소 농도를 각각 확인할 수 있다.
메인라인(141c)은 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 복수의 측정라인(141b)과 연결된다. 이에, 측정라인(141b)을 통해 유입되는 유체를 산소 센서(141a) 측으로 안내할 수 있다.
산소 센서(141a)는 메인라인(141c)과 연결될 수 있다. 따라서, 메인라인(141c)을 통해 유입되는 유체의 산소 농도를 산소 센서(141a)를 이용하여 측정할 수 있고, 복수의 측정라인(141b) 중 어느 하나만 선택하여 산소 센서(141a)로 유체를 이동시킬 수 있다. 이에, 하나의 산소 센서(141a)로 복수개로 구분된 공간들의 산소 농도를 개별적으로 측정할 수 있다. 따라서, 하나의 산소 센서(141a)를 사용하기 때문에, 설비를 유지보수하기가 용이해질 수 있다.
이때, 메인라인(141c)은 펌프(미도시)와 연결될 수 있고, 산소 센서(141a)는 펌프와 측정라인(141b) 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 펌프가 메인라인(141c)에 흡입력을 제공하면 측정라인(141b)을 통해 내부공간의 유체가 산소 센서(141a) 측으로 이동할 수 있다.
보조산소 농도측정기(143)는 복수개가 구비되어 하우징(110) 내부공간의 산소 농도를 측정하는 역할을 한다. 보조산소 농도측정기(143)는 하우징(110)의 내부에 설치되거나 외부에 설치되어 하우징(110)의 내부와 연통될 수 있다. 이러한 보조산소 농도측정기(143)는 하우징(110)의 내부의 산소 농도를 측정하여 작업자가 하우징(110)에 진입할 수 있는지 판단하는 역할을 한다. 따라서, 보조산소 농도측정기(143)는 산소 센서(141a)보다 산소 농도를 러프하게 측정할 수 있고, 작업자의 진입 가능 여부만 판단할 수 있다. 즉, 내부공간의 산소 농도가 사람이 접근할 수 있을 정도인지 판단할 수 있다.
보조산소 농도측정기(143)는 내부공간이 구분되는 개수만큼 복수개가 구비되어 각각의 내부공간에 설치될 수도 있고, 구분된 공간들 중 선택된 일부에만 설치될 수도 있다. 예를 들어, 보조산소 농도측정기(143)는 내부공간 중 작업자가 접근하여 작업을 수행해야 하는 내부공간에만 설치될 수도 있다. 그러나 보조산소 농도측정기(143)가 산소 농도를 측정하는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
압력 측정기(142)는 복수개가 구비되어 하우징(110) 내부공간의 압력을 측정하는 역할을 한다. 압력 측정기(142)는 하우징(110)의 내부에 설치되거나 외부에 설치되어 하우징(110)의 내부와 연통될 수 있다.
압력 측정기(142)는 내부공간이 구분되는 개수만큼 복수개가 구비되어 각각의 구분된 공간들에 설치될 수도 있고, 구분된 공간들 중 선택된 일부에만 설치될 수도 있다. 예를 들어, 압력 측정기(142)는 내부공간의 렌즈(120) 또는 미러가 설치된 영역들의 내부압력을 측정할 수 있다. 내부공간으로 공급되는 퍼지가스의 양이 증가하면 압력이 증가하고, 공급되는 퍼지가스의 양이 감소하면 압력이 감소한다. 따라서, 내부공간의 측정된 압력값을 통해 내부공간에 존재하는 퍼지가스의 양을 간접적으로 확인할 수 있다. 그러나 압력 측정기(142)가 압력을 측정하는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼 측정유닛(140)은 산소 농도와 하우징(110) 내부의 압력을 측정하여 하우징(110)의 내부공간, 특히 렌즈(120)나 미러(180)가 설치된 영역의 퍼지가스 양을 간접적으로 확인할 수 있다. 따라서, 렌즈(120) 또는 미러가 설치된 부분의 산소 농도 또는 압력을 모니터링하면서 내부공간으로 공급되거나 외부로 배출되는 퍼지가스의 양을 조절할 수 있다.
배출유닛(160)은 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 배출하는 역할을 한다. 배출유닛(160)은 상하방향으로 분사기(131)와 이격되어 내부공간과 연결되는 복수의 흡입라인(161), 복수의 흡입라인(161)과 연결되는 배출라인(162), 흡입라인(161) 또는 배출라인(162) 중 적어도 어느 하나에 설치되는 배출밸브(163)를 포함할 수 있다.
흡입라인(161)은 유체가 이동하는 경로를 형성한다. 흡입라인(161)은 복수개가 구비되어 복수의 위치에서 퍼지가스를 흡입할 수 있다. 예를 들어, 흡입라인(161)은 분사기(131)가 구비되는 개수만큼 구비될 수 있고, 분사기(131)의 위치에 대응하여 분사기(131)의 상측 또는 하측에 위치할 수 있다. 즉, 복수의 흡입라인(161) 중 상층부(110a)와 연결되는 흡입라인(161)은 상층부(110a)의 하부와 연결되고, 하층부(110b)와 연결되는 흡입라인(161)은 하층부(110b)의 상부와 연결될 수 있다. 이에, 내부공간에서 상하방향으로 라미나 플로우가 형성될 수 있고, 퍼지가스가 내부공간 전체에 균일하게 공급될 수 있다. 그러나 흡입라인(161)이 가스를 흡입하는 위치는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
또한, 복수의 흡입라인(161)은 상층부(110a) 또는 하층부(110b)의 연장방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 흡입라인(161)은 등간격으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 복수의 흡입라인(161)은 내부공간의 개수만큼 구비될 수 있고, 각 내부공간으로 퍼지가스를 공급할 수 있다. 따라서, 하나의 흡입라인(161)으로 하우징(110) 내부에 퍼지가스를 배출할 때보다 더 신속하게 하우징(110) 외부로 퍼지가스를 배출할 수 있다. 또한, 내부공간들 별로 배출되는 퍼지가스 양을 조절하여 내부공간들 내부의 퍼지가스 양을 정밀하게 제어할 수 있다.
또는, 흡입라인(161)은 내부공간 중 렌즈(120) 또는 미러(180)가 구비되는 개수만큼 구비되어, 렌즈(120) 또는 미러(180)가 구비된 내부공간의 유체를 외부로 배출할 수도 있다. 이에, 렌즈(120) 또는 미러(180)가 구비된 내부공간 내부의 퍼지가스 양을 신속하게 조절하여 기류가 발생하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 그러나 구비되는 흡입라인(161)의 개수는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
배출라인(162)은 유체가 이동하는 경로를 형성하고, 복수의 흡입라인(161)과 연결될 수 있다. 이에, 흡입라인(161)으로 흡입된 유체가 배출라인(162)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배출라인(162)은 상층부(110a)와 하층부(110b) 사이에 위치할 수도 있다. 이에, 배출라인(162)과 연결되는 복수의 흡입라인(161)의 길이가 짧아질 수 있다. 즉, 배출라인(162)이 상층부(110a)에 연결되는 흡입라인(161)과 하층부(110b)에 연결되는 흡입라인(161) 사이에 위치하기 때문에, 흡입라인(161)들의 전체적이 길이가 짧아질 수 있고, 공간활용성이 향상될 수 있다.
배출밸브(163)는 흡입라인(161) 및 배출라인(162) 중 적어도 어느 하나와 설치되어 유체의 이동경로를 개폐하는 역할을 한다. 예를 들어, 배출밸브(163)는 배출라인(162)에 설치될 수 있다. 이에, 배출밸브(163)의 작동을 제어하면 복수의 흡입라인(161)을 동시에 개폐하여 유체를 흡입시키거나 유체의 흡입을 중단할 수 있다. 또는 배출밸브(163)가 복수개가 구비되어 복수의 흡입라인(161) 각각에 구비될 수도 있다. 따라서, 구분된 공간별로 유체의 흡입여부를 독립적으로 제어할 수 있다. 배출밸브(163)의 작동을 제어하여 하우징(110) 내부공간의 퍼지가스를 흡입하는 시점 및 흡입하는 시간을 제어할 수 있다.
또한, 흡입라인(161) 또는 배출라인(162)에는 유량계가 설치될 수도 있다. 따라서, 흡입라인(161) 또는 배출라인(162)으로 흡입되는 가스의 양을 측정하여 하우징(110) 외부로 배출되는 유체의 양을 정밀하게 조절할 수 있다.
제어유닛(150)은 하우징(110) 내부의 상소 농도 및 압력 중 적어도 어느 하나에 따라 가스공급유닛(130) 및 배출유닛(160) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 역할을 한다. 즉, 제어유닛(150)은 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
제어유닛(150)은, 측정유닛(140)과 연결되는 송수신부(151), 송수신부(151)와 연결되어 측정유닛(140)에서 측정된 값이 미리 설정된 값을 벗어났는지 판단하는 판단부(152), 및 판단부(152)와 연결되고 가스공급유닛(130)과 배출유닛(160)의 작동을 제어하는 제어부(153)를 포함할 수 있다.
송수신부(151)는 산소 센서(141a) 및 압력 측정기(142)와 연결되어 하우징(110) 내부의 산소 농도 정보 및 압력 정보를 수신할 수 있다. 송수신부(151)는 이러한 정보를 판단부(152)로 송신할 수 있다. 또한, 송수신부(151)는 보조산소 농도측정기(143)와 연결될 수도 있다.
판단부(152)는 송수신부(151)에서 전달받은 산소 농도값을 미리 정해진 설정산소 농도범위와 비교하는 역할을 한다. 예를 들어, 설정산소 농도범위는 0.1~1%일 수 있다. 하우징(110) 내부의 산소 농도가 0.1% 미만이면 하우징(110) 내부에 너무 많은 양의 퍼지가스가 공급되어 내부 압력이 높아진 상태이다. 따라서, 하우징(110)의 내압이 외압보다 너무 커져 하우징(110) 내부의 퍼지가스가 외부로 유출되면서 기류가 발생할 수 있다. 이에, 렌즈(120)나 미러가 기류를 따라 이동하는 이물질에 의해 쉽게 오염될 수 있다.
반대로, 하우징(110) 내부의 산소 농도가 1%를 초과하면 하우징(110) 내부에 너무 적은 양의 퍼지가스가 공급되어 내부 압력이 낮아진 상태이다. 따라서, 하우징(110)의 내압이 외압보다 작아져 외부의 기체가 하우징(110) 내부로 유입될 수 있다. 이에, 렌즈(120)나 미러가 유입된 기체 내의 이물질에 쉽게 오염될 수 있다.
이와 같이, 산소 농도가 너무 높거나 또는 너무 낮으면 하우징(110) 내부의 렌즈(120)나 미러가 오염될 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 산소 농도가 0.1~1% 사이의 범위에서 조절되도록 설정산소 농도범위를 0.1~1%로 선택할 수 있다. 이때, 판단부(152)가 비교하는 산소 농도값은 산소 센서(141a)에서 측정된 값일 수 있다.
또한, 판단부(152)는 보조산소 농도측정기(143)에서 측정되는 산소 농도값이 18% 이상인지 비교할 수 있다. 즉, 작업자가 하우징(110)으로 접근할 수 있는지 판단하기 위해 일반적인 공기 중의 산소 농도와 측정된 값을 비교할 수 있다. 따라서, 보조산소 농도측정기(143)에서 측정된 산소 농도가 18% 미만이면 산소가 부족하여 작업자가 접근할 수 없고, 18% 이상이면 작업자가 접근할 수 있다고 판단할 수 있다.
또한, 판단부(152)는 송수신부(151)에서 전달받은 압력값을 미리 정해진 설정 압력범위와 비교하는 역할을 한다. 예를 들어, 설정 압력범위는 30~100Pa일 수 있다. 하우징(110) 내부의 압력이 30Pa 미만이면 하우징(110) 내부에 너무 많은 양의 퍼지가스가 공급되어 내부 압력이 높아진 상태이다. 따라서, 하우징(110)의 내압이 외압보다 너무 커져 하우징(110) 내부의 퍼지가스가 외부로 유출되면서 기류가 발생할 수 있다. 이에, 렌즈(120)나 미러가 기류를 따라 이동하는 이물질에 의해 쉽게 오염될 수 있다.
반대로, 하우징(110) 내부의 압력이 100Pa을 초과하면 하우징(110) 내부에 너무 적은 양의 퍼지가스가 공급되어 내부 압력이 낮아진 상태이다. 따라서, 하우징(110)의 내압이 외압보다 작아져 외부의 기체가 하우징(110) 내부로 유입될 수 있다. 이에, 렌즈(120)나 미러가 유입된 기체 내의 이물질에 쉽게 오염될 수 있다.
이와 같이, 하우징(110) 내부의 압력이 너무 높거나 또는 너무 낮으면 하우징(110) 내부의 렌즈(120)나 미러가 오염될 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 압력이 20~100Pa 사이의 범위에서 조절되도록 설정 압력범위를 0.1~1%로 선택할 수 있다.
이때, 판단부(152)는 복수의 압력 측정기(142)가 측정한 서로 다른 위치에서의 내부공간의 압력값들의 평균값을 설정 압력범위와 비교할 수 있다. 또는, 복수의 압력 측정기(142)가 측정한 흡입된 압력값들 중 압력값이 제일 작은 값을 설정 압력범위의 하한값과 비교하거나 제일 높은 값을 설정 압력범위의 상한값과 비교할 수도 있다. 그러나 측정된 복수의 압력값 중 설정 압력범위와 비교하는 값을 선택하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제어부(153)는 판단부(152)의 판단에 따라 가스공급유닛(130) 또는 배출유닛(160)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(153)는 공급라인(132)에 구비되는 밸브 및 배출밸브(163)와 연결되어 가스의 이동경로를 개폐할 수 있다. 예를 들어, 산소 농도가 0.1 % 미만이거나 압력이 100Pa을 초과하면, 공급라인(132)의 구비되는 밸브를 닫거나 배출밸브(163)를 닫을 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스의 양을 감소시키거나 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하므로, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 산소 농도 또는 압력이 상승하여 하우징(110) 내부의 산소 농도 또는 압력이 설정 범위 내로 유지될 수 있다.
반대로, 산소 농도가 1%를 초과하거나 압력이 30Pa 미만이면, 공급라인(132)에 구비되는 밸브를 열거나 배출밸브(163)를 닫을 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스의 양을 증가시키거나 하우징(110) 내부에서 배출되는 퍼지가스의 양을 감소시키므로, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 증가시킬 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 산소 농도 또는 압력이 감소하여 하우징(110) 내부의 산소 농도 또는 압력이 설정 범위 내로 유지될 수 있다.
또한, 제어부(153)는 보조산소 농도측정기(143)에서 측정된 값이 18% 미만이면 작업자에게 접근금지 신호를 보낼 수 있고, 18% 이상이면 접근가능 신호를 보낼 수 있다. 예를 들어, 18% 미만이면 경보음을 울리거나 적색 빛을 발생시킬 수 있고, 18% 이상이면 녹색 빛을 발생시킬 수 있다. 이에, 작업자는 제어부(153)에서 발생시키는 청각적 또는 시각적 알림을 통해 하우징(110)에 접근할지 안할지를 판단할 수 있다. 그러나 제어부(153)가 신호를 발생시키는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
이처럼, 산소 농도 및 압력값 등의 복수의 변수를 이용하여 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 모니터링하기 때문에, 정밀한 측정이 가능하다. 또한, 산소 센서(141a) 또는 압력 측정기(142) 중 어느 하나가 손상되더라도 다른 변수를 이용하여 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 측정하고 조절할 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양이 일정하게 유지되어 기류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기류에 의해 이동하는 이물질에 의해 렌즈(120)나 미러가 오염되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 오염 방지방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 장치의 오염 방지방법은, 내부공간을 가지고 레이저가 이동하는 경로를 형성하는 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하는 과정(S100), 하우징 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하는 과정(S200), 및 하우징 내부의 산소 농도에 따라 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정(S300)을 포함한다.
레이저 처리공정을 수행하는 과정에서 외부의 이물질이 하우징(110) 내부로 유입되어 렌즈(120)나 미러에 부착되기가 쉽다. 렌즈(120)나 미러에 부착된 이물질은 렌즈(120)나 미러의 성능을 저하시켜 레이저 처리 공정의 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 하우징(110)의 내부로 퍼지가스를 공급하여 이물질이 유입되는 것을 억제하였다. 그러나 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스의 양을 정밀하게 제어하지 못해 하우징(110) 내부에 기류가 발생하고, 기류에 의해 이물질이 이동하면서 렌즈(120)나 미러에 부착되는 문제가 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 정밀하게 모니터링하면서 기류가 발생되지 않도록 퍼지가스 양을 조절할 수 있다.
우선, 하우징(110) 내부에 설치되는 복수의 분사기(131)에 퍼지가스를 공급할 수 있다. 분사기(131)는 공급받은 퍼지가스를 하우징(110) 내부로 분사할 수 있다. 복수의 위치에서 퍼지가스가 공급되기 때문에, 하우징(110) 내부 부피가 크더라도 전체적으로 균일하게 퍼지가스가 공급될 수 있고, 신속하게 하우징(110) 내부를 퍼지가스로 채울 수 있다. 이에, 외부의 이물질이 하우징(110) 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
그 다음, 복수의 위치에서 하우징(110) 내부의 산소 농도를 측정하고, 측정된 산소 농도값과 미리 설정된 설정산소 농도범위를 비교할 수 있다. 하우징(110)의 복수의 위치에 각각 연결되어 유체를 흡입하는 복수의 측정라인(141b)이 형성하는 유체의 이동경로를 선택적으로 개폐하고, 이동경로가 개방된 측정라인(141b)으로 흡입된 유체의 산소 농도를 순차적으로 측정할 수 있다.
예를 들어, 산소 농도를 측정하기 위해서는 복수의 측정라인(141b) 중 측정하려고 하는 내부공간과 연결된 측정라인(141b)만 개방하고, 다른 측정라인(141b)들은 잠글 수 있다. 그리고 개방된 측정라인(141b)으로 유입된 유체의 산소 농도를 측정할 수 있다. 그 다음, 순차적으로, 측정라인(141b)들 중 하나는 개방하고 다른 측정라인(141b)들은 폐쇄하면서 측정라인(141b)과 연결된 내부공간들의 산소 농도를 측정할 수 있다.
그 다음, 측정된 산소 농도값이 설정산소 농도범위를 벗어났는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 설정산소 농도범위는 0.1~1%일 수 있다. 산소 농도값이 설정산소 농도범위보다 크면 하우징(110) 내부에 퍼지가스 양이 적다고 판단하고, 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급하면서 퍼지가스가 외부로 배출되는 것은 차단할 수 있다. 반대로, 산소 농도값이 설정산소 농도범위보다 작으면 하우징(110) 내부에 퍼지가스 양이 많다고 판단하고, 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하거나 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급하는 것을 중단시킬 수 있다. 즉, 하우징(110) 내부의 산소 농도를 측정하고 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스의 양 및 하우징(110) 외부로 배출되는 퍼지가스의 양 중 적어도 어느 하나를 조절하여 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양이 일정해지도록 조절할 수 있다.
또한, 판단부(152)는 복수의 측정라인(141b)에서 흡입된 유체들의 산소 농도값들의 평균값을 설정산소 농도범위와 비교할 수 있다. 또는, 복수의 측정라인(141b)에서 흡입된 유체들 중 산소 농도값이 제일 작은 값을 설정산소 농도범위의 하한값과 비교하거나 제일 높은 값을 설정산소 농도범위의 상한값과 비교할 수도 있다. 그러나 측정된 복수의 산소 농도값 중 설정산소 농도범위와 비교하는 값을 선택하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 하우징(110) 내부로 퍼지가스가 채워지거나 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하는데 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급하면서 소정시간 동안 또는 소정시간 후에 산소 농도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정된 산소 농도값이 0.1% 이상인 상태가 24시간 경과되면 경고 신호를 발생시키고, 1%를 초과하는 상태가 5시간 이상 경과되면 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양을 조절할 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부의 전체 상태에 맞추어 퍼지가스의 양을 조절할 수 있다.
또한, 복수의 위치에서 하우징(110) 내부의 압력을 측정하고, 미리 설정된 설정 압력범위와 측정된 압력값을 비교할 수 있다. 따라서, 측정된 압력값이 설정 압력범위를 벗어났는지 판단할 수 있다. 하우징(110) 내부의 압력을 측정하는 과정은, 하우징(110) 내부의 산소 농도를 측정하기 전, 또는 측정하는 중, 또는 측정한 후에 수행될 수 있다.
예를 들어, 설정 압력범위는 30~100Pa일 수 있다. 측정된 압력값이 설정 압력범위보다 크면 하우징(110) 내부에 퍼지가스의 양이 많다고 판단하고, 하우징(110) 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하거나 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급하는 것을 중단시킬 수도 있다. 반대로, 측정된 압력값이 설정범위보다 작으면 하우징(110) 내부에 퍼지가스의 양이 적다고 판단하고, 하우징(110) 내부로 퍼지가스를 공급하면서 퍼지가스가 외부로 배출되는 것은 차단할 수 있다. 즉, 하우징(110) 내부의 압력을 측정하고, 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스의 양 및 하우징(110) 외부로 배출되는 퍼지가스의 양 중 적어도 어느 하나를 조절하여 하우징(110) 내부의 퍼지가스 양이 일정해지도록 조절할 수 있다.
이때, 판단부(152)는 복수의 압력 측정기(142)가 측정한 서로 다른 위치에서의 내부공간의 압력값들의 평균값을 설정 압력범위와 비교할 수 있다. 또는, 복수의 압력 측정기(142)가 측정한 흡입된 압력값들 중 압력값이 제일 작은 값을 설정 압력범위의 하한값과 비교하거나 제일 높은 값을 설정 압력범위의 상한값과 비교할 수도 있다. 그러나 측정된 복수의 압력값 중 설정 압력범위와 비교하는 값을 선택하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
한편, 내부공간 중 적어도 일부에 레이저가 통과하는 렌즈(120) 또는 레이저의 조사방향을 조절하는 미러(180)가 설치될 수 있다. 이때, 렌즈(120) 또는 미러(180)가 설치된 영역의 산소 농도만 측정하거나, 렌즈(120) 또는 미러(180)가 설치된 영역의 압력만 측정할 수 있다. 따라서, 오염이 쉬운 렌즈(120)나 미러(180)가 설치된 내부공간의 상태를 모니터링하여 렌즈(120)나 미러(180)에 이물질이 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이처럼, 복수의 위치에서 레이저 장치의 하우징(110) 내부의 산소 농도 및 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 하우징(110) 내부의 산소 농도 및 압력에 따라 하우징(110) 내부로 공급되는 퍼지가스 양 또는 하우징(110) 외부로 배출되는 퍼지가스의 양을 정밀하게 조절할 수 있다. 이에, 하우징(110) 내부에 기류가 발생하거나 오존이 방출되지 않아 하우징(110) 내부의 렌즈나 미러에 오염물질이 부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 렌즈(120)나 미러(180)의 오염을 방지하여 렌즈(120)나 미러(180)의 성능과 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 레이저 처리 공정의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 설비의 유지보수가 용이해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 레이저 장치 110: 하우징
120: 렌즈 130: 가스공급유닛
131: 분사기 132: 공급라인
140: 측정유닛 141: 메인산소 농도측정기
142: 압력 측정기 143: 보조산소 농도측정기
150: 제어부 160: 배출유닛
161: 흡입라인 162: 배출라인

Claims (19)

  1. 내부공간이 복수개의 공간으로 구분될 수 있는 하우징;
    상기 하우징의 내부로 레이저를 조사하는 레이저유닛;
    상기 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하도록 상기 하우징에 설치되는 가스공급유닛; 및
    상기 하우징 내부의 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 메인산소 농도측정기를 구비하는 측정유닛을; 포함하고,
    상기 메인산소 농도측정기는,
    상기 복수개의 공간과 각각 연결되고, 유체가 이동하는 경로를 형성하는 복수의 측정라인,
    상기 복수의 측정라인 중 어느 하나와 선택적으로 연결될 수 있는 메인라인, 및
    상기 메인라인과 연결되고 유체의 산소 농도를 측정하는 산소 센서를 포함하는 레이저 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정유닛은, 상기 하우징 내부의 복수의 위치에서 압력을 측정하도록 상기 하우징에 설치되는 압력 측정기를 더 포함하는 레이저 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 메인산소 농도측정기는,
    상기 복수의 측정라인에 각각 설치되고, 유체의 이동경로를 개폐하는 복수의 차단밸브를 더 포함하는 레이저 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하도록 상기 하우징에 설치되는 배출유닛을 더 포함하는 레이저 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하우징 내부의 산소 농도 및 압력 중 적어도 어느 하나의 정보에 따라 상기 가스공급유닛 및 상기 배출유닛 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어유닛을 더 포함하는 레이저 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스공급유닛은,
    상기 내부공간에 설치되고, 상기 하우징의 연장방향을 따라 배치되는 복수의 분사기; 및
    상기 분사기에 퍼지가스를 공급하도록 상기 복수의 분사기 각각에 연결되는 복수의 공급라인을 포함하는 레이저 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 분사기는 디퓨져를 포함하는 레이저 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분사기는,
    내부공간을 가지고 하부에 개구부가 형성되는 바디; 및
    상기 내부공간으로 분사되는 퍼지가스를 확산시키도록 상기 바디의 개구부에 설치되는 제1 확산판을 포함하는 레이저 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 분사기는, 상기 바디의 내부에서 퍼지가스를 확산시키도록 상기 바디의 내부에 설치되는 제2 확산판을 더 포함하는 레이저 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 배출유닛은, 상하방향으로 상기 분사기와 이격되어 상기 내부공간과 연결되는 복수의 흡입라인; 및
    상기 복수의 흡입라인과 연결되는 배출라인을; 포함하는 레이저 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하우징은, 상층부와 하층부를 포함하고,
    상기 복수의 흡입라인 중 상기 상층부와 연결되는 흡인라인은 상기 상층부의 하부와 연결되고, 하층부와 연결되는 흡입라인은 상기 하층부의 상부와 연결되는 레이저 장치.
  12. 청구항 2 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부공간 중 적어도 일부에 설치되고 레이저의 이동경로를 따라 배치되는 복수의 렌즈; 및
    상기 하우징의 내부공간에 설치되고 레이저가 조사되는 방향을 조절하는 미러를; 더 포함하고,
    상기 메인산소 농도측정기 및 상기 압력 측정기는 상기 렌즈 또는 상기 미러가 설치된 내부공간과 연결되는 레이저 장치.
  13. 내부에 기판이 처리되는 공간을 형성하고, 상부면에 투과창이 형성되는 챔버,
    상기 챔버의 내부에서 상기 기판을 지지하는 스테이지, 및
    상기 챔버의 상측에 위치하고 상기 투과창을 통해 상기 챔버 내부의 기판으로 레이저를 조사하는 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 레이저 장치를 포함하는 레이저 처리설비.
  14. 내부공간을 가지고 레이저가 이동하는 경로를 형성하는 하우징의 내부로 퍼지가스를 공급하는 과정;
    복수의 위치에서 상기 하우징 내부의 산소 농도를 측정하는 과정; 및
    상기 하우징 내부의 산소 농도에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정을; 포함하고,
    상기 복수의 위치에서 산소 농도를 측정하는 과정은,
    상기 하우징의 복수의 위치에 각각 연결되는 복수의 측정라인 중 어느 하나를 선택하여, 산소 센서가 설치된 메인라인과 연결시키는 과정, 및
    복수의 측정라인 중 선택된 측정라인으로 흡입되는 유체를 산소 센서로 이동시켜, 산소 농도를 측정하는 과정을 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 측정라인 중 어느 하나를 선택하여 상기 메인라인과 연결시키는 과정
    상기 복수의 측정라인이 형성하는 유체의 이동경로를 선택적으로 개폐하는 과정을 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 하우징 내부의 산소 농도에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정은,
    측정된 산소 농도값과 미리 정해진 설정산소 농도범위를 비교하는 과정; 및
    상기 산소 농도값이 상기 설정산소 농도범위보다 크면 상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급하고, 상기 산소 농도값이 설정산소 농도범위보다 작으면 상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하는 과정을 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급한 후,
    복수의 위치에서 상기 하우징 내부의 압력을 측정하는 과정; 및
    상기 하우징 내부의 압력에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정을; 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 하우징 내부의 압력에 따라 상기 하우징 내부의 퍼지가스 양을 조절하는 과정은,
    측정된 압력값과 미리 설정된 설정 압력범위를 비교하는 과정; 및
    상기 압력값이 상기 설정 압력범위보다 작으면 상기 하우징 내부로 퍼지가스를 공급하고, 상기 압력값이 설정 압력범위보다 크면 상기 하우징 내부의 퍼지가스를 외부로 배출하는 과정을 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 하우징의 내부공간 중 적어도 일부에 레이저가 통과하는 렌즈 또는 레이저의 조사방향을 조절하는 미러가 설치되고,
    상기 하우징 산소 농도를 측정하는 과정 또는 상기 하우징 내부의 압력을 측정하는 과정은,
    상기 렌즈 또는 상기 미러가 설치된 내부공간의 산소 농도 또는 압력을 측정하는 과정을 포함하는 레이저 장치의 오염 방지방법.
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