KR20000041235A - 진공챔버의 내부 누설 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 챔버의 내부 누설 감지 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 진공 챔버(1)의 내부에 전후진과 상하 이동 및 회전 이동이 가능한 로보트(10)가 배치된다. 로보트(10)의 선단에는 진공 챔버(1)의 내벽과 충돌을 사전에 방지하기 위한 물체 인식 센서(31)가 배치되어서, 로보트(10)의 구동이 제어된다. 로보트(10)의 선단에는 압력을 감지하는 이온 게이지(20)가 부착된다. 이온 게이지(20)는 열 필라멘트로부터 방출된 열전자가 이온 수집부 주위를 둘러싸고 있는 그리드의 주변을 회전하면서 진공 챔버 내부의 가스를 이온화시키고, 이 이온이 이온 수집부측으로 당겨지면서 발생되는 전류의 크기로 압력을 감지하는 게이지이다. 이온 게이지(20)와 물체 인식 센서(31)에서 감지된 정보는 제어부로 전송되어서, 제어부에서는 해당 위치에서의 누설을 경보 또는 화면상에 디스플레이하여 알리게 된다. 한편, 제어부는 로보트(10)의 동작도 제어하게 된다.

Description

진공 챔버의 내부 누설 감지 장치

본 발명은 진공 챔버의 내부 누설 감지 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 진공 챔버의 내부에 구비된 각종 설비들에서 기체가 누설되는 현상을 감지하는 장치에 관한 것이다.

진공 챔버는 산업 제조 분야에서 여러 용도로 사용되는데, 그 중의 한 예가 반도체 제조용 로드락 챔버(loadlock chamber)이다. 로드락 챔버는 공정 챔버로 반입 또는 반출하기 이전에, 웨이퍼가 대기하고 있는 챔버이다. 로드락 챔버는 반입 전에 웨이퍼가 대기 상태로 있는 입구 로드락 챔버와, 반출 후 급격한 온도차 등을 고려하여 웨이퍼가 잠시 대기하게 되는 출구 로드락 챔버로 나뉜다.

상기와 같은 기능을 갖는 로드락 챔버의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 2개의 공정 챔버의 웨이퍼 장입면에는 입구 로드락 챔버가 배치되어 있고, 웨이퍼 반출면에는 출구 로드락 챔버가 배치되어 있다. 각각의 로드락 챔버는 전술한 바와 같이 공정 챔버에 웨이퍼를 반입 또는 반출하기 이전에 웨이퍼를 대기시키는 역할을 한다. 한편, 이들 로드락 챔버와 공정 챔버로 웨이퍼를 반송하는 로보트가 각 챔버 사이에 배치되어 있다.

상기와 같이 웨이퍼를 각 챔버로 운반하는 로보트의 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

구동 모터와 공압 엑튜에이터 각각이 구비된 로보트 본체에 2개의 관절 링크가 조인트로 회전가능하게 연결되어 있다. 한편, 각 관절 링크의 중간도 조인트에 의해 회전가능하게 연결되어 있다. 각 관절 링크의 선단에는 웨이퍼가 안치되는 블레이드가 역시 조인트에 의해 회전가능하게 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 관절 링크 및 블레이드는 수평면을 중심으로 좌우 회전 및 전후진되고, 또한 승강 동작도 하게 된다. 전자의 2가지 동작, 즉 좌우 회전 및 전후진 동작은 구동 모터에 의해 행해지고, 반면에 승강 동작은 공압 엑튜에이터에 의해 행해진다.

이러한 구조의 로드락 챔버, 즉 진공 챔버에서 공정 진행상 가장 중요하게 관리하는 부분이 압력 누설이다. 압력 누설은 크게 외부 누설과 내부 누설로 구분할 수 있다. 외부 누설은 진공 챔버 내부에 형성된 진공압이 외부로 누설되는 현상이고, 내부 누설은 진공 챔버 내부에 구비된 각종 설비, 일예로 밸브 등에서 기체가 누설되는 현상이다.

외부 누설은 진공 챔버 외부에서 헬륨과 같은 표적 가스를 살포해보면, 육안으로도 즉시 알 수가 있고, 따라서 신속한 조치를 취하는 것이 가능하다. 그러나, 내부 누설은 표적 가스를 진공 챔버의 내부에서 살포하는 것이 불가능하기 때문에, 이러한 방법을 적용할 수는 없다.

그래서, 종래에는 내부 누설을 감지하기 위해서, 누설이 발생될 염려가 있거나 현재 누설이 있을 것 같은 부위의 부품을 교체하는 방식이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 원시적인 방식은 누설 부위를 정확하게 찾는데 여러 번의 시행 착오를 거쳐야 하기 때문에, 많은 시간과 노력이 요구된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 진공 챔버의 각 위치에서 가스 농도를 감지하여, 이에 따라 해당 위치에서의 누설 현상 여부를 정확하게 감지할 수 있는 진공 챔버의 내부 누설 감지 장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 내부 누설 감지 장치가 구비된 진공 챔버를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 주요부인 물체 인식 센서와 이온 게이지가 배치된 상태를 확대해서 나타낸 상세도

도 3은 물체 인식 센서의 동작 설명도

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 ; 진공 챔버 10 ; 로보트

11 ; 베이스 12 ; 승강축

13 ; 로보트 암 14 ; 모터

20 ; 이온 게이지 31 ; 물체 인식 센서

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 누설 감지 장치는 다음과 같은 구성으로 이루어진다.

진공 챔버의 내부에 전후진과 상하 이동 및 회전 이동이 가능한 로보트가 배치된다. 로보트의 선단에는 진공 챔버의 내벽과 충돌을 사전에 방지하기 위한 물체 인식 센서가 배치되어서, 로보트의 구동이 제어된다. 로보트의 선단에는 압력을 감지하는 이온 게이지가 부착된다. 이온 게이지는 열 필라멘트로부터 방출된 열전자가 이온 수집부 주위를 둘러싸고 있는 그리드의 주변을 회전하면서 진공 챔버 내부의 가스를 이온화시키고, 이 이온이 이온 수집부측으로 당겨지면서 발생되는 전류의 크기로 압력을 감지하는 게이지이다. 이온 게이지와 물체 인식 센서에서 감지된 정보는 제어부로 전송되어서, 제어부에서는 해당 위치에서의 누설을 경보 또는 화면상에 디스플레이하여 알리게 된다. 한편, 제어부는 로보트의 동작도 제어하게 된다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 로보트에 의해 진공 챔버의 각 부분으로 이동가능한 이온 게이지가 해당 위치에서의 압력을 감지하여 누설 여부를 알 수가 있게 되므로써, 진공 챔버 내부에서 누설 여부 및 위치를 정확하게 알 수가 있게 된다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 내부 누설 감지 장치가 구비된 진공 챔버를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 주요부인 물체 인식 센서와 이온 게이지가 배치된 상태를 확대해서 나타낸 상세도이며, 도 3은 물체 인식 센서의 동작 설명도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(1)의 내부에 로보트(10)가 배치된다. 로보트(10)는 전후진과 승강 및 회전 동작이 가능한 것으로서, 진공 챔버(1) 내부의 각 위치로 이동이 가능하다.

로보트(10)의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 베이스(11)가 진공 챔버(1)의 저면에 설치되고, 승강축(12)이 베이스(11)에 세워 설치된다. 로보트 암(13)이 승강축(12)에 승강가능하게 지지되고, 로보트 암(13)을 전후진 및 회전시키는 모터(14)가 로보트 암(13)에 설치된다.

도 2에 보다 상세히 도시된 이온 게이지(20)가 로보트 암(13)의 선단에 설치된다. 이온 게이지(20)는 열전자를 방출하는 열 필라멘트와, 이온 수집부, 및 이온 수집부 주위를 둘러싸고 있는 그리드로 구성되어서, 열 필라멘트에서 방출된 열전자는 진공 챔버(1) 내부의 가스를 이온화시키고, 이 이온은 이온 수집부측으로 당겨지면서 전류를 발생시키게 되는데, 이 전류의 크기를 감지하여 압력을 측정한다. 한편, 대부분의 이온 게이지는 교체의 용이성 등의 이유로 유리 용기로 보호하고 있지만, 진공 챔버(1)의 내부는 이온 게이지가 무리없이 작동될 낮은 압력으로 유지되고 있으므로, 유리 용기로 둘러싸서 보호할 필요는 없다.

센서 바디(30)가 이온 게이지(20)의 선단에 설치된다. 센서 바디(30)에는 복수개의 물체 인식 센서(31)가 부착되어서, 로보트가 진공 챔버(1)의 내벽에 충돌하는 사태를 사전에 방지하게 된다. 특히, 센서 바디(30)는 본 실시예에 따르면 반구 형상으로 이루어지는데, 그 이유는 반도체 제조용 진공 챔버 대부분이 원형 형상이기 때문이다. 따라서, 진공 챔버 구조가 원형이 아닌 직사각형이나 다른 형상이면, 그 형상에 맞게 변형된다.

물체 인식 센서(31)와 이온 게이지(20)에서 감지된 정보는 제어부(미도시)로 전송된다. 제어부는 물체 인식 센서의 정보에 따라 로보트의 동작을 제어하고, 이온 게이지(20)의 정보에 따라 해당 위치에서의 내부 누설을 인식하여, 작업자가 인식할 수 있도록 경보음을 발하거나 또는 화면상에 디스플레이하게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 감지 동작을 상세히 설명한다.

로보트 암(13)은 승강축(12)을 따라 승강되고, 모터(14)에 의해 전후진 및 회전되어서, 진공 챔버(1)의 내부 각 위치로 이동된다. 이러한 동작 중에, 도 3에 도시된 바와 같이, 물체 인식 센서(31)는 진공 챔버(1)의 내벽이나 또는 다른 설비가 일정 거리 이내로 위치하고 있다는 것을 감지하여, 이를 제어부로 전송하게 되고, 제어부는 로보트 암(13)이 충돌하지 않도록 로보트의 동작을 제어하게 된다.

이와 아울러, 이온 게이지(20)에서는 열전자가 방출되고, 이 열전자가 가스를 이온화시키며, 이 이온이 이온 수집부측으로 당겨지면서 발생되는 전류의 크기로 압력을 감지한다. 만일, 어느 한 위치에서 가스가 누설되었다면, 이온의 수도 많아지게 되고, 따라서 전류의 크기도 증가하므로, 해당 위치에서 압력이 상승된다. 이러한 상태를 이온 게이지(20)는 감지하여 제어부로 신호를 보내고, 제어부는 해당 위치와 누설 상태 여부를 화면상에 디스플레이하게 된다.

따라서, 작업자는 화면만을 보고 누설 여부와 위치도 알 수가 있게 되고, 즉시 신속한 조치를 취할 수가 있게 된다.

이상에서 자세히 설명되어진 바와 같이 본 발명에 의하면, 진공 챔버 내부에서 발생되는 누설 여부와 그 위치까지도 정확하게 알 수가 있게 되므로써, 내부 누설에 대한 신속하면서 정확한 조치를 취하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 진공 챔버의 가동 시간을 향상시킬 수가 있게 되므로, 생산성도 증대된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 진공 챔버의 내부에 배치된 각종 설비들에서 발생되는 내부 누설을 감지하는 장치로서,

   상기 진공 챔버의 내부에 배치되고, 전후진 및 승강 동작과 회전 동작이 가능한 로보트;

   상기 로보트의 선단에 설치되어, 진공 챔버의 각 위치에서의 압력을 감지하는 이온 게이지;

   상기 이온 게이지 선단에 설치되어, 상기 로보트가 진공 챔버의 내벽이나 다른 설비들에 충돌하지 않도록 물체를 인식하는 물체 인식 센서; 및

   상기 물체 인식 센서로부터 신호를 전달받아 상기 로보트의 동작을 제어하고, 또한 상기 이온 게이지로부터 신호를 전달받아 해당 위치에서의 누설 여부를 화면상에 디스플레이하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버의 내부 누설 감지 장치.