KR102096162B1 - 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치 - Google Patents

대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오리피스와 바이패스 경로를 일체로 형성하여 대기압하에서 공정챔버로부터 배출되는 잔류가스를 잔류가스분석장치에 분석에 필요한 소정의 잔류 가스량만큼 공급될 수 있는 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 오리피스 삽입홈, 공급가스 경로 및 배출가스 경로가 내부에 형성(오리피스와 바이패스부가 일체로 형성)되어 센서부 끝단에 형성된 플랜지에 연결할 수 있음으로 설치 및 분리가 간편하다.

Description

대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치{RESIDUAL GAS SUPPLY DEVICE CONNECTING TO RESIDUAL GAS ANALYZER USING IN ATMOSPHERIC PRESSURE}
본 발명은 잔류가스 공급장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대기압에서 공정챔버 등에 잔존하고 있는 가스를 분석에 필요한 소정의 잔류가스량만큼 잔류가스 분석장치에 공급하도록 조정할 수 있는 잔류가스 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 잔류가스 분석장치(Residual Gas Analyzer, RGA)는 화학반응이 일어나는 공정챔버의 가스환경이 오염되어 있는지 검사하기 위하여 공정완료 후 공정챔버로부터 배출되는 잔류가스의 성분을 분석하기 위한 장치이다. 잔류가스 분석장치는 공급받은 가스를 이온화한 후, 사중극자(Quadrupole), 이온트랩(Ion Trap) 및 비행시간(Time of Flight) 등을 통하여 질량단위별로 분리한 후 측정된 이온의 양을 전류 신호로 바꾸어 측정함으로써 해당 성분을 검출할 수 있다.
상기 잔류가스 분석장치에 잔류가스를 공급하기 위한 장치와 관련된 선행기술로 대한민국공개특허공보 제10-2006-0042741호의 상압 공정에 이용되는 가스 반응 분석 장치를 위한 샘플가스 공급시스템이 개시된다. 상기 선행기술은 대기압 하에서 가스성분을 분석함에 있어 잔류가스 분석장치와 공정 챔버간의 진공도 차이로 인하여 잔류가스의 샘플량이 과다해져서 잔류가스 분석장치 내부의 진공이 깨지거나, 평가 대상 설비의 진공도에 따라 샘플 가스량을 조절하기 위하여 용량별 오리피스를 교체하는 불편함 및 반응 부산물에 포함된 파우더 등에 캐필러리(모세관)이 막히는 문제점을 해결하기 위하여 샘플링 밸브 단에 구비되어 상압공정에서 바이패스 라인을 통하여 샘플 가스를 배출시키는 바이패스용 펌프를 포함하는 샘플 가스 공급 시스템을 제공하고 있다.
그러나 상기 선행기술은 샘플가스의 압력차에 의한 과다공급을 방지하기 위하여 바이패스 라인은 샘플링 밸브의 일측단에 연결되어 있고, 오리피스는 샘플 튜브의 입력측에 연결되어 상호 분리되는 구조로 별도의 바이패스 라인 및 상기 바이패스 라인에 연결되는 바이패스용 펌프를 설치해야 해야 하므로 추가적인 설치작업을 필요로 하고 설비비용이 높아지는 문제점이 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2006-0042741호(2006.05.15)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오리피스를 통한 가스공급경로와 바이패스 경로를 일체로 형성하여 대기압하에서 공정챔버로부터 배출되는 잔류가스를 잔류가스분석장치에 분석에 필요한 소정의 잔류 가스량만큼 공급될 수 있는 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치는 일면에 오리피스가 삽입되는 오리피스 삽입홈이 형성되고, 타면에 잔류가스가 유입되는 잔류가스 유입구가 형성되고, 가장자리 일면에 내부로 유입되는 소정의 잔류가스를 배출하기 위하여 센서부를 진공화 시키는 진공펌프와 연결되는 펌프 연결부가 형성되며, 가장자리 부분에 소정의 플랜지와 결합할 수 있는 체결홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 오리피스는 오리피스 결합부재에 의하여 오리피스 삽입홈에 삽입 후 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유입된 잔류가스 중 일부를 오리피스를 통하여 센서부로 공급하기 위한 공급가스유로 및 상기 유입된 잔류가스 중 나머지를 펌프 연결부로 배출하기 위한 배출가스 유로가 내부에 형성되고, 유입된 잔류가스를 난류상태로 변화시키는 난류형성공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 오리피스 삽입홈, 공급가스 경로 및 배출가스 경로가 내부에 형성(오리피스와 바이패스부가 일체로 형성)되어 센서부 끝단에 형성된 플랜지에 연결할 수 있음으로 설치 및 분리가 간편하다.
또한 배출가스 유로를 기존 센서부를 진공시키기 위한 진공펌프의 일측에 연결하여 가스를 배출할 수 있음으로 바이패스를 위한 추가적인 진공펌프가 필요없음으로 설치비용을 절감할 수 있다.
또한 잔류가스분석장치의 특성에 따라 오리피스의 교체가 요구되는 경우, 오리피스 결합부재를 통하여 오리피스 삽입홈에 삽입되어 있는 오리피스를 간편하게 교체할 수 있음으로 장비 셋팅시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스와 바이패스부가 일체로 형성되어 있는 잔류가스 공급장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스 결합 및 바이패스부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류가스 공급장치가 센서부에 연결되는 것을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 대기압 상태의 공정챔버 등에서 배출되는 잔류가스는 튜브(20)를 따라 잔류가스를 공급 또는 차단시키는 밸브(10), 잔류가스 공급장치(1000)를 통하여 센서부(30)로 공급될 수 있다. 잔류가스 공급장치(1000)는 밸브(10)와 센서부(30)사이에 위치하여 튜브의 일단과 연결되어 잔류가스를 유입받아 일부는 센서부(30)로 나머지는 펌프 연결부(400)를 통하여 센서부(30)의 진공상태를 유지하는 진공펌프(33)를 통하여 배출시킬 수 있다. 튜브(20)는 SUS 재질로 이루어질 수 있으며, 잔류가스를 이송하기 위한 소정의 직경을 가질 수 있다.
잔류가스 공급장치(1000)는 센서부(30)에서 분석에 필요한 미리 설정된 잔류가스 유입량만큼을 공급할 수 있는 오리피스 및 유입된 잔류가스를 외부로 배출하는 바이패스 부가 일체로 형성될 수 있다.
제어부(미도시)는 센서부 내부의 진공도와 잔류가스 공급장치(1000) 내부의 진공도가 소정의 차이가 있도록 진공펌프(33)를 제어할 수 있다. 상기 진공펌프(33)는 고진공 및 중진공을 동시에 구현할 수 있는 스플릿 펌프기능을 갖는 터보분사펌프일 수 있으며, 고진공측은 센서부와 배기라인을 통하여 연결되고, 중진공측은 잔류가스 공급장치(1000)의 펌프 연결부(400)와 배기라인을 통하여 연결될 수 있다. 제어부(미도시)는 센서부를 10-6 Torr 정도의 고진공으로 조정하고, 잔류가스 공급장치(1000)는 10-2 Torr 정도의 중진공으로 조정함으로써 진공도 차이를 발생시켜 잔류가스 공급장치(1000) 내부로 유입된 잔류가스 중 분석에 필요한 미리 설정된 잔류가스량만큼이 센서부(30)로 공급될 수 있다. 여기서 진공펌프는 기능적으로 스플릿 펌프라고 기재하였으나 이에 한하지 않고, 진공을 두가지 진공모드로 구현될 수 있는 다양한 진공펌프로 이루어질 수 있다.
센서부(30)는 잔류가스 공급장치(1000)로부터 공급되는 소정의 잔류가스를 이온화 하는 이온화부(31), 이온화부에서 생성된 이온을 질량필터(mass filter)를 이용하여 분류한 후 전류신호로 변환하여 잔류가스내 성분을 검출하는 검출부(32)를 포함할 수 있다. 센서부(30)는 진공펌프(33, 터보분자펌프) 및 다이아프램 펌프(34)를 통하여 내부에 진공을 형성할 수 있다. 센서부(30)는 검출부(32)에 의하여 생성된 전기적신호를 통신을 통하여 컴퓨터에 전송할 수 있으며, 컴퓨터를 통하여 실시간으로 검출결과를 모니터링할 수 있다.
이하 잔류가스 공급장치(1000)에 대하여 도 2 내지 도 4를 통하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스와 바이패스부가 일체로 형성되어 있는 잔류가스 공급장치의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류가스 분석장치가 센서부에 연결되는 것을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 잔류가스 공급장치(1000)는 일면(전면)의 중앙에 오리피스가 삽입되는 오리피스 삽입홈(300), 가장자리 일면에 몸체 내부로 유입되는 소정의 잔류가스를 배출하는 펌프 연결부(400), 가장자리 부분에 소정의 플랜지와 결합할 수 있는 체결홀(120)이 형성될 수 있다((a),(b) 참조). 잔류가스 공급장치(1000)는 타면(후면)에 튜브와 연결되는 튜브 연결부(200), 상기 튜브 연결부 내부에 공정챔버로부터 잔류가스가 유입되는 잔류가스 유입구(210)가 형성될 수 있다((c) 참조).
도 4를 참고하면, 잔류가스 공급장치(1000)는 오리피스 삽입홈에 오리피스 결합부재를 통하여 오리피스가 삽입된 상태로 이온화부(31)의 일단에 형성된 플랜지(31a)와 리벳이 체결홀(120)을 관통하여 체결될 수 있다. 잔류가스 공급장치(1000)가 플랜지(31a)와 체결시 잔류가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 실링홈(110)에 오링이 삽입된 상태로 체결될 수 있다. 펌프 연결부(400)는 배기라인을 통하여 센서부(30)에 위치한 진공펌프(33)와 연결될 수 있다. 잔류가스 공급장치(1000)는 스플릿 펌프의 특징을 갖는 진공펌프(33)의 중진공측에 연결됨으로써 잔류가스를 외부로 배출하기 위한 추가적인 펌프를 설치할 필요가 없다. 잔류가스 공급장치(1000)는 이온화부(31)의 플랜지(31a)에 직접연결되므로 센서부(30)와 잔류가스 공급장치(1000)간 추가적인 튜브를 설치할 필요가 없다. 즉 잔류가스 공급장치(1000)는 오리피스(310) 와 내부에 공급가스유로 및 배출가스유로로 형성된 바이패스부가 일체로 구현되고, 센서부(30)의 이온화부의 플랜지에 직접적으로 체결될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 오리피스 결합 및 바이패스부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 오리피스(310)는 오리피스 삽입홈(300)에 삽입된 후 오리피스 결합부재(320)에 의하여 외부로 이탈되지 않도록 지지될 수 있다. 오리피스 결합부재(320)의 외면 및 오리피스 삽입홈(300)의 내면은 나사산이 형성되어 오리피스 삽입 후 나사결합에 의하여 연결될 수 있다. 여기서는 오리피스 결합부재가 오리피스 삽입홈에 나사결합된다고 설명하였으나 이에 한정하지 않고 다양한 체결수단으로 이루어질 수 있다. 잔류가스 유입구로부터 유입된 잔류가스의 일부는 몸체(100) 내부에 형성된 공급가스유로(240), 오리피스에 형성된 홀(311) 및 오리피스 결합부재에 형성된 홀(321)을 통하여 센서부로 유입될 수 있다. 또한 잔류가스 유입구로부터 유입된 잔류가스의 나머지는 배출가스유로(230)를 따라 펌프 연결부(400)를 통하여 진공펌프쪽으로 배출될 수 있다. 몸체 내부로 유입된 잔류가스는 난류형성공간(220)에 유입된 후 미리 설정된 진공도에 따라 공급가스유로(240) 및 배출가스유로(230)로 각각 분기될 수 있다. 유입 잔류가스에 파우더 또는 먼지 등이 유입되어 공급가스유로(240)가 막히는 것을 방지하기 위하여 난류형성공간(220)은 잔류가스 유입구(210)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성하여 잔류가스 유입구(210)를 통하여 유입된 잔류가스는 부채꼴 형상의 난류형성공간에서 난류상태로 변화할 수 있다. 즉 잔류가스 유입구를 통과한 잔류가스는 더 넓은 공간을 가지는 난류형성공간으로 유입됨과 동시에 무작위적인 난류를 형성하게 되고 이러한 난류를 따라 난류형성공간을 비산하는 파우더 또는 미세먼지는 일차적으로 배출가스유로(230)를 통하여 외부로 배출됨으로써 공급가스유로(240) 측으로 유입될 확률을 낮출 수 있다. 한편 도시하지는 않았지만 오리피스(310)를 통하여 센서부로 공급되는 공급가스유로(240) 입구측에 미세먼지의 유입을 방지하기 위한 필터가 형성될 수 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10:밸브 20:튜브
30:센서부 31:이온화부
32:검출부 100:몸체
110:실링홈 120:체결홀
200:튜브 연결부 210:잔류가스 유입구
220:난류형성공간
230:배출가스유로 240:공급가스유로
300: 오리피스 삽입홈 310:오리피스
311,321:홀 320:오리피스 결합부재
400:펌프 연결부 1000:잔류가스 공급장치

Claims (3)

  1. 몸체(100),
    몸체의 일면에 형성되어 오리피스가 삽입되는 오리피스 삽입홈(300),
    몸체의 일면에 형성되어 체결홀을 통하여 이온화부의 플랜지와 체결시 잔류가스가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 오링이 삽입되는 실링홈(110),
    몸체의 타면에 돌출되어 튜브와 연결되고, 내부에 잔류가스가 유입되는 잔류가스 유입구가 형성된 튜브 연결부(200),
    몸체의 가장자리 부분에 형성되어 이온화부의 플랜지와 체결할 수 있는 체결홀(120) 및
    몸체의 측면에 형성되어 몸체 내부로 유입되는 소정의 잔류가스를 배출하는 펌프 연결부(400)를 포함하며,
    상기 오리피스는 상기 오리피스 삽입홈(300)에 삽입 후 오리피스 결합부재(320)의 외면과 오리피스 삽입홈(300) 내면에 형성된 나사산에 의한 나사결합에 의하여 지지되며,
    몸체 내부는 상기 잔류가스 유입구로부터 유입된 잔류가스 중 일부를 오리피스를 통하여 센서부로 공급하기 위한 공급가스 유로, 유입된 잔류가스 중 나머지를 펌프 연결부로 배출하기 위한 배출가스 유로 및 잔류가스 유입구의 직경보다 큰 직경을 갖는 부채꼴 형상의 난류형성공간이 형성되어 잔류가스와 함께 유입되는 파우더 또는 미세먼지를 배출가스 유로를 통하여 배출하고,
    오리피스를 통하여 센서부로 공급되는 공급가스유로 입구측에 미세먼지 유입을 방지하기 위한 필터가 형성되는 것을 특징으로 하는 대기압 전용 잔류가스 분석장치에 연결되는 잔류가스 공급장치.
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