KR102578775B1 - Temperature sensing apparatus using fiber bragg grating sensor - Google Patents
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Abstract
광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치에 관한 것으로, 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치는 온도 감지 대상에 배치되는 설치부재, 상기 설치부재에 설치되는 광섬유 및 상기 광섬유에 마련되고 감지 대상의 온도 변화에 따라 파장값을 변화시켜 출력해서 감지 대상의 온도 변화를 감지하는 광섬유 격자센서를 포함하는 구성을 마련하여, 광섬유 격자센서가 구비된 광섬유를 동일한 열팽창률을 갖는 설치부재에 고정하여 플라즈마 식각 챔버 내부에서 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 측정할 수 있다.This relates to a temperature sensing device using an optical fiber lattice sensor. The temperature sensing device using an optical fiber lattice sensor is provided on an installation member disposed on a temperature sensing target, an optical fiber installed on the installation member, and the optical fiber, and is provided in accordance with the temperature change of the sensing target. We prepare a configuration that includes an optical fiber grid sensor that changes the wavelength value and outputs it to detect the temperature change of the sensing target, and detects it inside a plasma etching chamber by fixing the optical fiber equipped with the optical fiber grid sensor to an installation member with the same thermal expansion coefficient. It is possible to precisely measure temperature changes in an object.
Description
본 발명은 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광섬유 격자센서를 이용해서 플라즈마 식각 챔버 내부의 온도를 감지하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature sensing device using an optical fiber lattice sensor, and more specifically, to a temperature sensing device using an optical fiber lattice sensor that detects the temperature inside a plasma etching chamber using an optical fiber lattice sensor.
일반적으로, 반도체 소자는 열처리, 세정, 박막 형성, 이온 주입, 패턴 전사, 식각 등의 많은 단위 공정을 조합하여 제조한다.Generally, semiconductor devices are manufactured by combining many unit processes such as heat treatment, cleaning, thin film formation, ion implantation, pattern transfer, and etching.
그 중에서 상기 식각 공정은 감광막, 산화막 등의 마스크를 사용한 선택적 식각에 의해 박막 패턴을 가공하거나, 전면 식각에 의해 박막 표면의 세정이나 불필요한 박막을 제거하며, 필요한 박막 두께만 남기고 식각 제거한다.Among them, the etching process processes a thin film pattern by selective etching using a mask such as a photosensitive film or an oxide film, or cleans the surface of the thin film or removes unnecessary thin films by full-scale etching, and etches away leaving only the necessary thin film thickness.
이러한 식각 공정에서는 피가공 재료를 화학 약품으로 용해시키는 습식 식각법이 주로 사용되어왔다. 그러나 상기 습식 식각법은 폐액의 처리, 식각액의 조제 후의 안정성, 식각에 의한 기포 발생 등의 문제점이 있다.In this etching process, a wet etching method that dissolves the material to be processed with chemicals has been mainly used. However, the wet etching method has problems such as disposal of waste liquid, stability after preparation of the etchant, and generation of bubbles during etching.
이로 인해, 최근에는 피가공 재료 위에 가스를 공급해 반응을 일으켜서 증기압이 높은 물질 또는 휘발성 물질을 생성시킴으로써 식각을 시키는 건식 식각 방법이 사용되고 있다. For this reason, recently, a dry etching method has been used in which etching is performed by supplying gas to the material to be processed to cause a reaction to generate a material with a high vapor pressure or a volatile material.
상기 건식 식각 방법은 밀폐된 챔버 내의 캐소드에 웨이퍼를 장착한 후, 웨이퍼 상에 형성된 절연막 또는 금속층을 플라즈마 상태의 가스에 의해 식각하는 방법으로, 웨이퍼의 세척 공정이 필요하지 않고, 절연막 또는 금속층이 이방성 식각되는 특징을 가진다.The dry etching method is a method of mounting a wafer on a cathode in a sealed chamber and then etching the insulating film or metal layer formed on the wafer using gas in a plasma state. It does not require a cleaning process for the wafer and the insulating film or metal layer is anisotropic. It has the characteristic of being etched.
최근에는 건식 식각 공정에 관련된 장비 기술이 상당히 진보하여 여러 형태의 웨이퍼를 습식 식각 방법보다 훨씬 더 빨리 더 정확하게 식각할 수 있게 되었다.In recent years, equipment technology related to the dry etching process has advanced significantly, making it possible to etch various types of wafers much faster and more accurately than wet etching methods.
상기 건식 식각 방법 중 플라즈마 식각은 고주파(Radio Frequency, RF)가 인가된 식각 챔버(반응실) 내부로 가스를 주입하면 높은 에너지 상태로 활성화되어 이온, 전자, 원자, 라디칼(radical) 등이 생성됨에 따라, 이를 이용해서 피가공 재료를 식각하는 것으로, 실리콘 질화막, 다결정 실리콘 및 실리콘 산화막을 식각할 수 있다.Among the dry etching methods, plasma etching is activated to a high energy state when gas is injected into an etching chamber (reaction chamber) to which high frequency (Radio Frequency, RF) is applied, thereby generating ions, electrons, atoms, radicals, etc. Accordingly, by etching the material to be processed using this, the silicon nitride film, polycrystalline silicon, and silicon oxide film can be etched.
플라즈마 식각 챔버 장치는 일측에 공정가스 공급라인 및 공정가스 배출라인이 연결 설치된 소정의 내용적을 갖는 식각 챔버, 상기 식각 챔버의 내측 전면에 설치되어 식각 챔버 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위한 전하를 공급하는 웨이퍼 지지부, 상기 웨이퍼 지지부의 저면에 연결되며 웨이퍼 지지부에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부 및 식각 챔버의 상측에 연결 설치되는 접지부를 포함할 수 있다.The plasma etching chamber device is an etching chamber having a predetermined internal volume with a process gas supply line and a process gas discharge line connected to one side, and a charger installed on the inner front of the etching chamber to electrically fix the wafer introduced into the etching chamber. It may include a wafer support unit that supplies a DC bias supply unit that is connected to the bottom of the wafer support unit and supplies a bias charged with an opposite charge to the charge supplied to the wafer support unit, and a ground unit that is connected to the upper side of the etch chamber.
이러한 플라즈마 식각 챔버에는 공정 도중의 상태를 모니터링하기 위해, 온도감지센서가 필수적으로 요구된다. These plasma etching chambers essentially require a temperature sensor to monitor conditions during the process.
그러나 식각 챔버 내부에 온도감지센서를 설치하는 경우, 플라즈마 상태의 가스에 노출됨에 따라, 일반적인 전기적 온도감지센서를 적용하기에 어려움이 있었다. However, when installing a temperature sensor inside an etching chamber, it was difficult to apply a general electrical temperature sensor due to exposure to plasma gas.
즉, 플라즈마 상태의 가스로 인해 온도감지센서가 손상되거나, 폭발 등 안전사고가 발생할 수 있다.In other words, the temperature sensor may be damaged due to gas in a plasma state, or safety accidents such as explosions may occur.
한편, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 광섬유 격자센서를 이용해서 변위, 변형률 등의 물리량을 계측하는 장치 기술을 개시하여 출원해서 등록받은 바 있다. Meanwhile, the present applicant has applied for and registered a device technology for measuring physical quantities such as displacement and strain using an optical fiber grating sensor in a number of publications such as Patent Document 1 and Patent Document 2 below.
상기 광섬유 격자센서는 격자가 형성된 광섬유에 물리적인 힘의 작용으로 인하여 변형이 생겼을 때 격자에서의 빛 굴절 변화가 유발되고, 이러한 굴절 변화를 측정하여 광섬유의 변형률을 측정함으로써, 광섬유가 고정되는 구조물의 변형률을 측정하여 구조물에 작용하는 하중 및 응력을 알 수 있다.The optical fiber grid sensor causes a change in light refraction in the grid when a deformation occurs due to the action of physical force on the optical fiber on which the grid is formed. By measuring this refraction change and measuring the strain rate of the optical fiber, the structure to which the optical fiber is fixed is measured. By measuring strain, the load and stress acting on the structure can be known.
즉, 광섬유 격자센서는 광섬유 코어부의 굴절률을 일정한 주기로 변화시킨 것으로서, 특정 파장의 광만을 선택적으로 반사한다.In other words, the optical fiber grating sensor changes the refractive index of the optical fiber core at a certain period and selectively reflects only light of a specific wavelength.
이러한 광섬유 격자센서는 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 받지 않는 등 물리적인 특성이 매우 우수하여 기존의 전기식 게이지를 대체하고 있는 우수한 물리량 측정소자로서, 현재 그 활용범위가 급속도로 증가하고 있다.These optical fiber grid sensors have unique wavelength values and have excellent physical properties, such as being unaffected by electromagnetic waves. As such, they are excellent physical quantity measurement devices that are replacing existing electric gauges, and their range of use is rapidly increasing. .
그래서 광섬유 격자센서는 광섬유 내에서 굴절률이 높은 물질에서 낮은 물질로 빛이 진행될 때, 그 경계면에서 일정한 각도 내의 빛이 모두 반사되는 전반사의 원리를 이용해서 변형률, 각도, 가속도, 변위, 온도, 압력변위 등의 물리량을 감지하는 감지센서로 사용되고 있다. Therefore, an optical fiber grating sensor uses the principle of total reflection, in which all light within a certain angle is reflected at the boundary when light travels from a material with a high refractive index to a material with a low refractive index within the optical fiber, to measure strain, angle, acceleration, displacement, temperature, and pressure displacement. It is used as a detection sensor to detect physical quantities such as
따라서 광섬유 격자센서를 이용한 온도센서를 이용해서 플라즈마 식각 챔버 내부의 온도 변화를 감지할 수 있는 기술이 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need to develop a technology that can detect temperature changes inside a plasma etching chamber using a temperature sensor using an optical fiber grid sensor.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광섬유 격자센서를 이용해서 플라즈마 식각 챔버 내부의 온도를 감지하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치를 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to solve the problems described above and to provide a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor that detects the temperature inside a plasma etching chamber using an optical fiber grid sensor.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 식각 챔버 내부에서 가스에 의한 손상이나 폭발 등의 사고 위험을 예방하고, 측정하고자 하는 대상의 온도를 정밀하게 감지할 수 있는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to prevent the risk of accidents such as damage or explosion caused by gas inside a plasma etching chamber and to provide a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor that can precisely detect the temperature of the object to be measured. .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치는 온도 감지 대상에 배치되는 설치부재, 상기 설치부재에 설치되는 광섬유 및 상기 광섬유에 마련되고 감지 대상의 온도 변화에 따라 파장값을 변화시켜 출력해서 감지 대상의 온도 변화를 감지하는 광섬유 격자센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-described object, a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to the present invention is provided with an installation member disposed on a temperature sensing target, an optical fiber installed on the installation member, and the optical fiber, and the temperature change of the sensing target. It is characterized by including an optical fiber grating sensor that detects temperature changes in the detection target by changing the wavelength value and outputting it.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치에 의하면, 광섬유 격자센서가 구비된 광섬유를 동일한 열팽창률을 갖는 설치부재에 고정하여 플라즈마 식각 챔버 내부에서 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 측정할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the temperature sensing device using an optical fiber lattice sensor according to the present invention, the optical fiber equipped with the optical fiber lattice sensor is fixed to an installation member having the same thermal expansion coefficient to precisely detect the temperature change of the sensing object inside the plasma etching chamber. The effect of being able to measure accurately is obtained.
그리고 본 발명에 의하면, 감지 대상이 길게 연장된 형상을 갖거나 일정 면적을 갖는 경우, 복수의 광섬유 격자센서가 배치된 광섬유를 직선 형상으로 배치하거나, 지그재그 형상 또는 나선 형상 등 다양한 형상으로 배치해서 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 측정할 수 있다는 효과가 얻어진다.According to the present invention, when the sensing object has an elongated shape or a certain area, the optical fibers on which the plurality of optical fiber grid sensors are arranged are arranged in a straight shape or in various shapes such as a zigzag shape or a spiral shape for detection. The effect of being able to precisely measure temperature changes in an object is obtained.
또한, 본 발명에 의하면, 광섬유 격자센서가 구비된 광섬유의 양측에 보호 튜브를 결합한 상태에서 동일한 열팽창률을 갖는 설치부재에 고정하여 감지 대상의 온도 변화를 측정하고, 이동시 또는 설치시에는 설치부재에 상부 케이스를 결합해서 외부의 진동이나 충격으로부터 광섬유 및 광섬유 격자센서를 안전하게 보호할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, a protection tube is coupled to both sides of an optical fiber equipped with an optical fiber grid sensor, and the temperature change of the sensing object is measured by fixing it to an installation member having the same thermal expansion coefficient. When moving or installing, the temperature change of the sensing object is measured. By combining the upper case, the effect of safely protecting the optical fiber and optical fiber grid sensor from external vibration or shock is achieved.
이와 함께, 본 발명에 의하면, 플라즈마 식각 챔버 내부에서 가스에 의한 손상이나 폭발 등의 사고 위험을 미연에 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, it is possible to prevent the risk of accidents such as damage or explosion caused by gas inside the plasma etching chamber.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 온도감지장치의 상부 케이스가 분해된 상태를 보인 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도,
도 6은 도 5에 도시된 온도감지센서에서 상부 케이스를 분해한 상태를 보인 분해 사시도.1 and 2 are diagrams showing the configuration of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively;
Figure 3 is a configuration diagram of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to a second embodiment of the present invention;
Figure 4 is an exploded perspective view showing the upper case of the temperature sensing device shown in Figure 3 in a disassembled state;
Figure 5 is a configuration diagram of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to a third embodiment of the present invention;
Figure 6 is an exploded perspective view showing the upper case of the temperature sensor shown in Figure 5 disassembled.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
[제1 실시 예][First Embodiment]
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도이다.Figures 1 and 2 are diagrams showing the configuration of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to the first embodiment of the present invention, respectively.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다. Hereinafter, terms indicating directions such as 'left', 'right', 'front', 'rear', 'up' and 'down' are defined as indicating each direction based on the state shown in each drawing. do.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 대상에 배치되는 한 쌍의 설치부재(11), 한 쌍의 설치부재(11)에 설치되는 광섬유(12) 및 광섬유(12) 상에 마련되고 감지 대상의 온도 변화에 따라 파장 값을 변화시켜 온도를 감지하는 광섬유 격자센서(13)를 포함한다. As shown in Figures 1 and 2, the
이와 함께, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치(10)는 광섬유(12)를 한 쌍의 설치부재(11) 상에 부착해서 고정하는 고정부(14)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
설치부재(11)는 온도를 감지하고자 하는 감지 대상에 배치된 상태에서 감지 대상의 열이 직접 광섬유(12) 및 광섬유 격자센서(13)에 전달되는 것을 방지하여 보호하는 기능을 한다. The
이러한 설치부재(11)는 광섬유(12)와 열팽창률(13)이 동일한 재질의 재료를 이용해서 단면이 대략 원 형상인 원기둥 형상으로 제조될 수 있다. This
그리고 설치부재(11)는 광섬유(12)와 동일한 재질, 즉 석영 재질을 이용해서 광섬유보다 큰 직경을 갖도록 제조될 수 있다. Additionally, the
이러한 한 쌍의 설치부재(11)는 성형 작업시 일체로 제조되거나, 각각 성형된 상태에서 열 융착 방식이나 에폭시와 같은 접착제 등을 이용한 부착 방식으로 부착될 수 있다. This pair of
이와 같이, 한 쌍의 설치부재(11)는 각각 광섬유(12)보다 큰 직경으로 마련됨에 따라, 한 쌍의 설치부재(11)이 서로 부착된 부분의 상부와 하부에는 공간이 형성될 수 있다.In this way, as the pair of
그래서 광섬유 격자센서(13)가 마련된 광섬유(12)는 한 쌍의 설치부재(11)가 부착된 부분의 상부 또는 하부에 형성된 공간에 배치될 수 있다. Therefore, the
이에 따라, 광섬유(12)가 서로 부착된 한 쌍의 설치부재(11) 사이의 공간에 배치되면, 광섬유(12)의 상단은 한 쌍의 설치부재(11) 상단과 동일한 높이로 배치되거나, 한 쌍의 설치부재(11) 상단보다 낮게 배치될 수 있다. Accordingly, when the
이와 같이, 본 발명은 원기둥 형상을 갖고 서로 부착된 한 쌍의 설치부재의 부착 부분에 형성된 공간에 광섬유 격자센서가 마련된 광섬유를 설치할 수 있다. In this way, the present invention can install an optical fiber provided with an optical fiber grid sensor in the space formed at the attachment portion of a pair of installation members that have a cylindrical shape and are attached to each other.
고정부(14)는 한 쌍의 설치부재(11) 상에 배치된 광섬유(12)를 고정하는 기능을 한다. The fixing
예를 들어, 고정부(14)는 에폭시와 같은 접착제를 이용해서 접착 방식으로 광섬유(12)를 설치부재(11)에 고정할 수 있다. For example, the
한편, 한 쌍의 설치부재(11) 중에서 하나 이상에는 도 2에 도시된 바와 같이, 광섬유 격자센서(13)를 중심으로 양측에 각각 고정홈(15)이 형성될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 2, fixing
즉, 석영 재질로 제조된 설치부재(11)의 표면은 매우 매끈하게 성형됨에 따라, 고정부(14)를 형성해서 광섬유(12)를 고정하더라도, 고정부(14) 및 광섬유(12)가 분리될 우려가 있다. That is, since the surface of the
따라서 설치부재(11) 상에 하나 이상의 고정홈(15)을 형성하고, 고정홈(15)과 광섬유(11) 주변에 에폭시 등의 접착제를 주입해서 고정부(14)를 형성할 수 있다. Therefore, one or more fixing
이와 같이, 본 발명은 설치부재 상에 기계적으로 고정홈을 형성하고, 고정홈을 이용해서 고정부를 형성하여 광섬유를 설치부재에 더욱 견고하게 고정할 수 있다. In this way, the present invention can mechanically form a fixing groove on the installation member and form a fixing part using the fixing groove to more firmly fix the optical fiber to the installation member.
물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 접착제를 주입하는 방식 뿐만 아니라, 스티커나 패치 등의 부착부재를 이용해서 광섬유를 설치부재 상에 고정하도록 변경될 수도 있다. Of course, the present invention is not necessarily limited to this, and may be modified to fix the optical fiber on the installation member using an adhesive member such as a sticker or patch as well as a method of injecting adhesive.
이와 같이, 본 발명은 광섬유 격자센서가 배치된 광섬유가 고정된 설치부재를 온도를 감지하고자 하는 감지 대상에 근접시켜 배치한 상태에서 온도를 감지할 수 있다.In this way, the present invention can detect temperature when the installation member on which the optical fiber on which the optical fiber grid sensor is arranged is fixed is placed close to the sensing object for which temperature is to be sensed.
즉, 광섬유(12) 및 광섬유 격자센서(13)는 온도 변화에 따라 열팽창률과 굴절률이 변화한다.That is, the thermal expansion index and refractive index of the
따라서 측정단말(도면 미도시)은 광섬유(12)의 일단에 빛을 조사하고, 광섬유(12)의 반대측에서 출력되는 빛의 파장 변화를 이용해서 감지 대상의 온도를 정밀하게 감지할 수 있다.Therefore, the measurement terminal (not shown) can irradiate light to one end of the
이와 같이, 본 발명은 광섬유 격자센서가 구비된 광섬유를 동일한 열팽창률을 갖는 설치부재에 고정해서 플라즈마 식각 챔버 내부의 감지 대상의 온도를 정밀하게 측정할 수 있다. As such, the present invention can precisely measure the temperature of a sensing object inside a plasma etching chamber by fixing an optical fiber equipped with an optical fiber grid sensor to an installation member having the same thermal expansion coefficient.
한편, 도 1 및 도 2에서 광섬유 격자센서(13)는 광섬유(12) 상에 하나가 마련된 상태로 도시되어 있으나, 본 발명은 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광섬유 격자센서(13)를 광섬유(12) 상에 연속적으로 배치하도록 변경될 수 있다. Meanwhile, in FIGS. 1 and 2, the optical
따라서 본 발명은 감지 대상이 길게 연장된 형상을 갖거나 일정 면적을 갖는 경우, 복수의 광섬유 격자센서(13)가 배치된 광섬유(12)를 직선 형상으로 배치하거나, 지그재그 형상 또는 나선 형상 등 다양한 형상으로 배치해서 직선 형상 또는 면적을 갖는 감지 대상의 온도 변화를 각 감지 위치별로 정밀하게 측정할 수 있다. Therefore, in the present invention, when the sensing object has an elongated shape or a certain area, the
[제2 실시 예][Second Embodiment]
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 온도감지장치의 상부 케이스가 분해된 상태를 보인 분해 사시도이다. Figure 3 is a configuration diagram of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to a second embodiment of the present invention, and Figure 4 is an exploded perspective view showing the upper case of the temperature sensing device shown in Figure 3 in a disassembled state.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치(10)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기의 제1 실시 예에 따른 온도감지장치(10)의 구성과 유사하고, 다만 하나의 설치부재(11) 상에 광섬유(12)가 고정되고, 설치부재(11)의 상부에 상부 케이스(16)가 결합될 수 있다. As shown in Figures 3 and 4, the
즉, 설치부재(11)는 단면이 대략 사각 형상을 갖는 육면체 형상으로 형성되고, 상부 케이스(16)는 설치부재(11)의 상면에 대응되도록 대략 육면체 형상으로 형성될 수 있다. That is, the
설치부재(11)와 상부 케이스(16)는 각각 광섬유(12)와 동일한 열팽창률을 갖도록, 석영 재질의 재료를 이용해서 제조될 수 있다.The
설치부재(11)의 상면에는 광섬유(12) 및 광섬유 격자센서(13)가 설치되는 설치홈이 길이 방향을 따라 길게 연장 형성될 수 있다. An installation groove in which the
그리고 설치부재(11)에는 광섬유 격자센서(13)를 중심으로 양측에 각각 하나 이상의 고정홈(도면 미도시)이 더 형성될 수 있다. 그래서 광섬유(12)의 양측은 상기 고정홈을 이용한 고정부(14)에 의해 설치부재(11)에 더욱 견고하게 고정될 수 있다. In addition, one or more fixing grooves (not shown) may be further formed on both sides of the
상부 케이스(16)는 설치부재(11)에 설치된 광섬유(12) 및 광섬유 격자센서(13)의 상부를 차폐해서 온도감지장치의 설치시 또는 이동시 외부에서 가해지는 진동이나 충격으로부터 광섬유(12) 및 광섬유 격자센서(13)를 보호하는 기능을 할 수 있다. The
이러한 상부 케이스(16)는 설치부재(11)의 상부에 결합된 상태에서 열융착 방식이나 접착 방식, 부착 방식 등을 이용해서 설치부재(11)와 견고하게 부착될 수 있다. This
이와 같이, 본 발명은 광섬유 격자센서가 구비된 광섬유를 동일한 열팽창률을 갖는 설치부재와 상부 케이스 내부에 고정하여 플라즈마 식각 챔버 내부에서 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 측정할 수 있다. In this way, the present invention can precisely measure the temperature change of the sensing object inside the plasma etching chamber by fixing the optical fiber equipped with the optical fiber grid sensor inside the installation member and the upper case with the same thermal expansion coefficient.
물론, 상부 케이스(16)는 필요에 따라 제거되거나, 설치부재(11)와 분리할 수 있도록, 설치부재(11)에 탈착 가능하게 결합될 수도 있다. Of course, the
즉, 본 발명은 온도감지장치를 식각 챔버 내부에 설치하고, 상부 케이스를 제거해서 감지 대상의 온도 변화를 더욱 정밀하게 감지할 수 있으며, 이동시 또는 설치시 상부 케이스를 결합해서 외부의 진동이나 충격으로부터 광섬유 및 광섬유 격자센서를 안전하게 보호할 수 있다. In other words, the present invention installs the temperature sensing device inside the etching chamber, removes the upper case, and detects the temperature change of the sensing object more precisely, and combines the upper case when moving or installing to protect it from external vibration or shock. Optical fibers and optical fiber grid sensors can be safely protected.
[제3 실시 예][Third Embodiment]
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치의 구성도이고, 도 6은 도 5에 도시된 온도감지센서에서 상부 케이스를 분해한 상태를 보인 분해 사시도이다. Figure 5 is a configuration diagram of a temperature sensing device using an optical fiber grid sensor according to a third embodiment of the present invention, and Figure 6 is an exploded perspective view showing the upper case of the temperature sensing sensor shown in Figure 5 disassembled.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치(10)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기의 제2 실시 예에 따른 온도감지장치(10)의 구성과 유사하고, 다만 광섬유(12)의 양단에 각각 보호 튜브(17)가 결합될 수 있다. As shown in FIGS. 5 and 6, the
보호 튜브(17)는 내부에 배치된 광섬유(11)의 외면을 차폐해서 플라즈마 상태의 가스로부터 보호하는 기능을 한다.The
보호 튜브(17)는 내부에 광섬유(12)가 배치될 수 있도록, 대략 원통 형상으로 형성될 수 있다. The
보호 튜브(17)의 내경은 광섬유(12)의 외경과 동일하거나, 광섬유(12)의 외경보다 약간 크게 형성될 수 있다. The inner diameter of the
이러한 보호 튜브(17)는 내구성 및 내열성을 갖도록 합성수지 재질의 재료 또는 광섬유(12)와 동일한 열팽창률을 갖는 재질, 예컨대 석영이나 유리 섬유 재질의 재료를 직조해서 제조될 수 있다. This
설치부재(11)의 상면과 상부 케이스(16)의 하면에는 각각 보호 튜브(17)가 설치되는 튜브 설치홈이 형성될 수 있다. Tube installation grooves in which the
상기 튜브 설치홈은 광섬유(12)가 설치되는 설치홈보다 큰 직경으로 형성될 수 있다. The tube installation groove may be formed with a larger diameter than the installation groove in which the
그래서 보호 튜브(17)는 상기 튜브 설치홈에 결합된 상태에서 접착제를 이용한 접착 방식 또는 스티커 등을 이용한 부착 방식 등 다양한 방식으로 설치부재(11)에 고정될 수 있다. Therefore, the
이를 위해, 설치부재(11)의 상면에는 광섬유(12)를 고정하기 위한 고정홈(15)과 함께, 보호 튜브(17)를 더욱 견고하게 고정하기 위한 튜브 고정홈(도면 미도시)이 더 형성될 수 있다. For this purpose, a fixing
이와 같이, 본 발명은 광섬유의 양측에 보호 튜브를 결합한 상태에서 설치 부재에 고정함으로써, 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 측정하고, 이동시 또는 설치시에는 설치부재에 상부 케이스를 결합해서 외부의 진동이나 충격으로부터 광섬유 및 광섬유 격자센서를 안전하게 보호할 수 있다는 효과가 얻어진다. In this way, the present invention precisely measures the temperature change of the sensing object by attaching the protection tube to both sides of the optical fiber and fixing it to the installation member. When moving or installing, the upper case is coupled to the installation member to prevent external vibration. The effect of safely protecting optical fibers and optical fiber grid sensors from impact is achieved.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments and, of course, can be changed in various ways without departing from the gist of the invention.
본 발명은 플라즈마 상태의 가스를 이용하는 식각 챔버 내부에 설치해서 감지 대상의 온도 변화를 정밀하게 감지하는 광섬유 격자센서가 적용된 온도감지장치 기술에 적용된다.The present invention is applied to a temperature sensing device technology using an optical fiber grid sensor that is installed inside an etching chamber using gas in a plasma state and precisely detects temperature changes in the sensing object.
10: 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치
11: 설치부재
12: 광섬유
13: 광섬유 격자센서
14: 고정부
15: 고정홈
16: 상부 케이스
17: 보호 튜브10: Temperature sensing device using an optical fiber grid sensor
11: Installation member
12: optical fiber
13: Fiber optic grid sensor
14: Fixing part
15: Fixed groove
16: Upper case
17: protective tube
Claims (8)
상기 설치부재에 설치되는 광섬유 및
상기 광섬유에 마련되고 감지 대상의 온도 변화에 따라 파장값을 변화시켜 출력해서 감지 대상의 온도 변화를 감지하는 광섬유 격자센서를 포함하고,
상기 설치부재는 상기 온도 감지 대상의 열이 상기 광섬유로 직접 전달되는 것을 방지하여 상기 광섬유 및 광섬유 격자센서를 보호하도록, 상기 광섬유와 동일한 열팽창률을 갖는 재질의 재료를 이용해서 제조되며,
상기 설치부재의 상면에는 상기 광섬유의 양측을 각각 상기 설치부재에 고정하는 고정부가 마련되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치. An installation member placed on the temperature sensing target,
Optical fiber installed on the installation member and
An optical fiber grating sensor is provided on the optical fiber and changes the wavelength value according to the temperature change of the sensing object and outputs it to detect the temperature change of the sensing object,
The installation member is manufactured using a material having the same coefficient of thermal expansion as the optical fiber to protect the optical fiber and the optical fiber grid sensor by preventing heat from the temperature sensing object from being directly transferred to the optical fiber,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that a fixing part for fixing both sides of the optical fiber to the installation member is provided on the upper surface of the installation member.
상기 설치부재는 상기 광섬유의 직경보다 큰 직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성되고,
상기 광섬유는 한 쌍의 상기 설치부재가 서로 부착된 부분의 사이 공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치. According to paragraph 1,
The installation member is formed in a cylindrical shape with a diameter larger than the diameter of the optical fiber,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that the optical fiber is installed in a space between parts where a pair of the installation members are attached to each other.
상기 설치부재의 상부에 결합되고, 상기 광섬유 및 광섬유 격자센서를 보호하는 상부 케이스를 더 포함하고,
상기 케이스는 상기 광섬유와 동일한 열팽창률을 갖는 재질의 재료를 이용해서 제조되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치. According to paragraph 1,
It is coupled to the upper part of the installation member and further includes an upper case that protects the optical fiber and the optical fiber grid sensor,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that the case is manufactured using a material having the same coefficient of thermal expansion as the optical fiber.
상기 광섬유의 양측에는 각각 보호 튜브가 설치되고,
상기 설치부재와 상부 케이스에는 상기 보호 튜브가 설치되는 튜브 설치홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치. According to paragraph 4,
Protection tubes are installed on both sides of the optical fiber,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that a tube installation groove in which the protection tube is installed is formed in the installation member and the upper case.
상기 설치부재의 상면에는 상기 고정부를 형성하기 위한 고정홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치. According to any one of claims 1 and 3 to 5,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that a fixing groove for forming the fixing part is further formed on the upper surface of the installation member.
상기 설치부재의 상면에는 상기 보호 튜브를 고정하도록, 튜브 고정홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 온도감지장치.
According to clause 5,
A temperature sensing device using an optical fiber grid sensor, characterized in that a tube fixing groove is further formed on the upper surface of the installation member to secure the protection tube.
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