KR20000060993A - 챔버를 이용한 시료의 유기 성분 포집 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료의 유기 성분을 안정적으로 포집할 수 있는 유기 성분 포집 장치에 관한 것으로서, 시료를 넣고 챔버를 밀폐한 다음 미량의 불활성 가스를 플로시켜 챔버 내부 공기를 배출 시켜 챔버 내부에 잔존해 있는 불순물을 배출한다. 그리고 나서 챔버 내부의 온도를 시료에 적당한 온도로 조절한 다음 상기 챔버의 상단에 위치한 배출구로부터 배출되는 시료의 유기 성분을 포집한다. 이렇게 해서 포집된 유기 성분은 적당한 분석 장치에 의해 정량, 정성적으로 분석된다. 이와 같은 장치에의 해서, 신뢰성 있는 유기 성분 분석을 제공하며, 또한 챔버 내부의 온도를 시료의 재질과 특성을 고려해 조절하여 시료의 변형 및 탈화 없이 포집하고자 하는 유기 성분을 안정적으로 포집할 수 있다.
Description
본 발명은 시료의 유기 성분 포집 장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 무오염 챔버를 이용해 다양한 종류의 시료의 유기 성분을 안정적으로 포집할 수 있는 유기 성분 포집 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 산업의 고집적 경향으로, 제조되는 반도체 소자가 점점더 작아짐에 따라 클린 룸(clean room) 오염에 의한 소자의 불량이 심각한 문제로 대두되고 있다. 소자의 수율에 영향을 주는 각종 오염 발생원은 클린 룸에 투입되는 설비나, 소모품 및 시설물 등의 원자재와 제조 공정상 사용하는 화학물질(chemical), 설비 조작이나 작업자 등이다. 상기 오염 발생원에 의한 오염 유형을 보면 파티클(particle), 이온, 금속, 유기물 등이 대부분이며 이로 인한 클린 룸의 오염은 소자의 수율 저하에 큰 영향을 미칠 수 있다.
클린 룸에 사용되는 자재나 소모품 재질에서 발생하는 유기물질도 소자의 수율에 영향을 주는 오염원 중 하나이다. 클린 룸에 소요되는 설비, 소모품, 시설물 등의 재질 개선 및 소재의 지속적인 개발로 파키클성 오염을 억제하고, 이온, 메탈성 오염은 소재 및 화학물질의 사용 전에 제품 분석을 통해 확인 후 클린 룸에 투입하는 것이 일반적으로 사용되고 있으나 클린 룸과 반도체 제조 공정상에 사용되는 자재 및 소모품 등의 유기 오염 분석은 각 시료에 적절한 유기 성분 포집 방법 및 장치가 필요로 된다 .
종래의 유기물 측정 방법은 제품 생산 중에 평가하고자 하는 영역(area)에 웨이퍼를 일정 시간 방치 후 유기 성분의 흡착을 유도하여 콘택 앵글 미터(contact angle meter)를 이용하여 평가한다. 유기물 위에 떨어진 물방울은 계면과 물방울 사이에 접촉각을 이루게 되는 데, 이 각도를 측정하여 유기 오염 정도를 파악한다. 또 다른 방법으로 가스 크로마토 그래피가 있다.
그러나 상기 방법들은 모두 클린 룸 공사나 소모품, 설비, 화학물질 등에 대해 투입전에 유기 성분 발생정도를 알 수 없다. 따라서, 클린 룸의 유기 오염을 사전에 제어하지 못하게 되므로 제품의 품질에 악영향을 초래할 수 있으며, 유기 오염 발생시 원인 추정을 통한 조치가 매우 어렵게된다. 또한 클린 룸 자재 및 사용 소모품의 유기 성분 분석을 사전에 실시하지 않으면 클린 룸 시공 완료후 자재 및 소모품에 대한 품질 검토다 필요할 수 있으며 소모품 투입후 유기 오염 발생 정도가 심하면 전면 교체 상황도 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 각 시료에 적절한 유기 성분 포집 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기물 포집 장치의 개략적인 도면; 그리고
도 2는 본 발명에 따른 유기물 포집 장치의 원리를 개략적으로 설명하기 위한 원리도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 전원 12 : 질소 가스 유입관
14 : 유기물 생성 챔버 16 : 유기물 거치 스탠드
18 : 시료 20 : 온도 컨트롤러
22 : 온도 센서 24 : 코일
26 : 내열성 벽 28 : 가스 배출관
30 : 유기 성분 포집 장치 32 : 시료 투입구
34 : 열교환기 36 : 세라믹 코팅
38 : 써모커플(thermocouple)
(구성)
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 시료의 유기 성분 포집 장치는 검사되는 시료가 장착되는 시료 거치 스탠드를 가지는 챔버를 포함한다. 상기 챔버는 코일을 포함하는 내열성 벽으로 둘러싸여 진다. 불활성 가스가 투입되는 가스 주입 수단이 상기 챔버의 하단에서 상기 챔버 내부의 상기 시료 거치 스탠드에 연결되고, 시료로부터 발생하는 유기 성분과 상기 불활성 가스가 배출되는 배출 수단이 상기 챔버의 상단에 연결된다. 온도 컨트롤러가 상기 챔버 내부에 위치한 온도 센서를 통해 상기 챔버 내부의 온도를 조절한다. 상기 배출 수단으로부터 배출되는 유기 성분을 포집하기 위한 포집 수단이 상기 배출 수단에 연결된다.
고주파 유도로를 이용해 열을 발생시키고 발생된 열이 상기 내열성 벽의 코일에 전달되어 상기 챔버를 가열한다. 상기 내열성 벽은 니켈-크롬으로 만들어 지며 가스의 누출을 방지하여 신뢰성 있는 유기 성분 분석을 제공한다. 즉 시료가 상기 챔버 내부에 투입된 후에는 완전 밀폐되어 외부의 불순물이 투입될 수 없어 순수한 시료에 의한 유기 물질만이 포집된다.
상기 온도 컨드롤러는 상기 챔버 내부에 위치한 온도 센서를 통해 상기 챔버 내부의 온도를 검사되는 시료에 적합하게 온도를 세팅한다. 따라서 시료의 변형 및 탈화 없이 포집하고자 하는 유기 성분을 안정적으로 포집할 수 있어 분석의 신뢰성을 제공한다.
상기 불활성 가스는 질소 가스로서 시료에 적합한 온도를 세팅하기 전에 미량을 플로시켜 상기 챔버 내부에 잔존하는 공기를 외부로 배출시켜 챔버 내부에 잔존하는 불순물은 배출시킨다. 상기 질소 가스를 플로시켜 적절한 온도 세팅을 통해 소정의 시료로부터 발생된 유기 성분을 외부로 배출시킨다. 상기 질소 가스는 상기 챔버에 유입될 때, 상기 챔버 하단부의 내열성 벽에 열교환기가 있어 챔버로 유입되는 질소 가스가 가열되고 이는 직접 시료에 영향을 주어 유기 성분의 아웃개싱을 쉽게 한다.
상기 포집 수단은 상기 챔버 내부에서 발생된 유기 성분을 배출 수단으로부터 포집한다. 상기 포집 수단은 상기 배출 수단에 탈착 가능하다. 상기와 같은 방법으로 포집된 유기 가스가 적당한 분석 장치에 의해 정성, 정량적으로 분석된다.
(작용)
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 성분 포집 장치는, 시료의 특성 및 재질을 감안해 챔버의 내부 온도를 내열성 벽의 코일에 의해 형성 및 일정 시간동안 유지하면 상기 시료에서 유기 성분이 발생되고, 이를 질소 가스 플로를 통해 생성된 유기 성분이 챔버로부터 배출된다. 이를 포집하여 분석한다. 상기 챔버는 니켈-크롬으로 만들어진 내열성 벽으로 둘러싸여져 있어, 포집 공정 동안 내.외부로의 이물질 이동이 일어나지 않는다. 상기와 같은 장치에 의하면, 각각 검사되는 시료에 따라 챔버 내부의 온도를 세팅함으로써, 유기 분석의 범위를 확대할 수 있고, 신뢰성 있는 유기 분석을 가능하게 한다.
(실시예)
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도 2에 있어서, 도 1 도시된 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 성분 포집 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 보면, 상기 유기 성분 포집 장치는 시료 투입구(32)를 통해 시료(18)를 장착하여 넣을 수 있는 시료로부터 유기 성분이 발생되는 챔버(14)와 상기 챔버(14)를 둘러싸는 코일(24)을 포함하는 내열성 벽(26)과, 상기 챔버(14)의 하단부에서 상기 내열성 벽(26)을 통해 불활성 가스를 상기 챔버(14) 내부로 플로 시키는 가스 유입 수단(12)과, 상기 챔버(14)의 상단부에서 상기 내열성 벽(26)을 통해 상기 챔버(14)로부터 외부로 불활성 가스 및 유기 성분을 배출 시키기 위한 가스 유출 수단(28)과, 상기 가스 유출 수단에 탈착 가능한, 상기 유출 수단으로 흘러나오는 불활성 가스 및 유기 성분을 포집하는 포집 수단(30)과, 상기 챔버(14) 내부에 있는 온도 센서(22)를 통해 상기 챔버(14) 내부의 온도 조절을 위한 온도 컨트롤러(20)를 포함한다.
본 발명에 따른 시료 유기성분 포집 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저 유기 성분 포집 장치의 전원을 온(ON) 시킨 후 전체적인 시스템을 확인한다. 그리고 나서 상기 시료 투입구(32)를 통해 상기 챔버(14) 내부의 시료 거치 스탠드(16) 상에 목적하는 시료(18)가 장착된다. 시료가 장착되고나면 상기 시료 투입구(32)를 닫아 상기 챔버(14)를 밀폐하여 상기 챔버(14) 내부로의 불순물 투입을 방지한다. 상기 챔버(14) 하단부에 위치한 불활성 가스 유입 수단(12)을 통해 소량의 불활성 가스 예를 들면 질소 가스를 상기 챔버(14) 내부로 플로 시켜 상기 챔버(14) 내부에 존재하는 공기를 배출시켜 불순물을 외부로 배출시킨다. 일정 시간의 질소 플로가 끝나면 상기 온도 컨트롤러(20)를 조작하여 상기 챔버(14)의 온도를 장착된 시료에 맞게 적당한 온도로 세팅한다. 이때, 시료의 소재 및 특성을 확인하여 과열에 의 한 시료의 변형 및 점화를 억제하여 시료로부터 자연스런 유기 가스의 아웃개싱을 유도한다. 상기 온도 컨트롤러(20)에 의해 적당한 온도가 세팅되면 고주파 유도로를 이용하여 상기 챔버를 감싸는 내열성 벽(26) 내에 있는 상기 코일(24)에 열이 발생되며, 이에 따라 상기 챔버(14) 내부가 가열되어 원하는 온도에 도달된다. 그 결과 상기 시료(18)로부터 유기 성분이 자연스럽게 아웃개싱(outgasing)된다. 상기 유기 성분 포집 수단(30)을 상기 가스 배출 수단(28)에 장착시킨다. 상기 유기 성분 포집 수단(30)의 장착이 완료되면, 질소 가스의 유량을 조절하여 계속 플로 시키고 시료의 특성과 성분을 감안하여 일정 시간동안 유기 성분을 상기 유기 성분 포집 수단에 포집한다. 유기 성분 포집이 완료되면 온도 컨트롤러를 조작하여 온도를 내리고 유기 성분 포집 장치를 탈착하여 포집된 유기성분을 GC-MSD를 통해 정성, 정량적으로 분석한다.
본 발명에 따른 유기 성분 포집 장치에 의하면, 상기 챔버(14)는 고순도 니켈-크롬 합금으로 만들어져서 내식성이 강하며, 또한 세라믹으로 코팅처리 되어 시료의 유기 성분 아웃개싱 중에 챔버 내외부로의 가스등의 입출입이 없어 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한 검사되는 시료의 소재 및 특성을 확인하여 적당한 온도를 설정함으로써 과열에 의한 시료의 변형 및 점화를 방지할 수 있고 시료에서 자연스런 아웃개싱을 유도할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 성분 포집 장치의 원리를 개략적으로 보여주는 원리도이다. 도 2에 있어서, 도 1에 도시된 의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 본 발명에 의한 유기 성분 포집 장치는 고주파 유도로를 이용하여 챔버(14)를 감싸는 내열성 벽(26) 내에 존재하는 코일(24)에 유도 기전력을 발생 시켜 상기 챔버(14)를 가열함으로써 시료로부터 유기 성분을 자연스럽게 아웃개싱 시킨다. 한편, 상기 컨트롤러(20)는 상기 챔버(14) 가열 시간과 내부의 온도를 제어하는 기능을 한다. 상기 열교환기(34)는 질소 가스를 가열하는 기능을 하며, 가열된 질소 가스는 직접 시료 거치 스탠드(16) 상의 시료에 영향을 주어 시료로부터 유기성분의 아웃개싱을 도와준다. 그리고 상기 세라믹 코팅(36)은 상기 고순도 크롬-니켈 합금으로 만들어진 내열성 벽(26)을 보호하는 기능을 한다.
본 발명의 원리를 설명하면, 시료 거치 스탠드(16)에 목적하는 시료가 장착하고 상기 챔버(14)를 완전히 밀폐시킨다. 질소 가스가 소량 상기 챔버(14) 내부로 플로되어 불순물을 배출시킨다. 시료에 적합한 온도 및 검사 시간이 상기 컨트롤서(20)에 세트되면, 고주파 유도로를 이용하여 상기 코일(24)에 유도 기전력이 발생하고 상기 발생한 열은 상기 챔버(14)를 가열하는 열원으로 작용한다. 상기 발생된 열에 의해 상기 챔버(14) 내부는 온도가 상승하고 또한 가열된 질소가스의 도움으로 그 결과 시료로부터 유기 성분이 아웃개싱되며, 질소 가스를 플로시켜 아웃개싱된 유기 성분을 배출시키고 이를 포집하여 정성, 정량적으로 분석한다.
본 발명은 고주파 유도로를 이용하여 밀폐된 챔버를 가열함으로써 시료로부터 안정적으로 유기 성분을 포집하여 분석할 수 있고, 시료의 재료 및 특성에 따른 온도를 선택함으로서 시료의 벼형 및 탈화없이 유기 성분을 포집할 수 있어 유기 성분 분석의 신뢰성을 확보할 수 있다.
Claims (6)
- 가열 수단을 포함하는 내열성 벽으로 둘러싸인 시료가 투입되는 챔버와, 상기 챔버 내부는 시료가 장착되는 시료 거치 스탠드를 포함하고,상기 챔버의 하단부에서 상기 챔버 내부의 상기 시료 거치 스탠드에 연결된 불활성 가스가 주입되는 가스 주입 수단과;상기 챔버의 상단부에 연결된 상기 시료의 유기 성분과 상기 불활성 가스가 상기 챔버를 빠져나갈 수 있도록 하는 유출 수단과;챔버 내부의 온도를 조절하는 온도 컨트롤러; 그리고상기 챔버의 유출 수단에 탈착가능한, 상기 유출 수단으로부터 상기 유기 성분을 포집하는 포집 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가열 수단은 고주파 유도로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 내열성 벽은 니켈-크롬 합금으로 만들어지고 그 내벽은 세라믹 코팅된 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 온도 컨트롤러는 검사되는 시료의 종류에 따라 상기 가열 수단을 통해 상기 챔버 내부의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 불활성 가스는 질소 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 불활성 가스 유입 수단은 상기 챔버 하부의 상기 내열성벽 내부에 열교환기를 구비하고 있으며, 상기 열교환기는 상기 챔버 내부로 유입되는 불활성 가스를 가열하는 것을 특징으로 하는 시료의 유기 성분 포집 장치.
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1999
- 1999-03-22 KR KR1019990009705A patent/KR20000060993A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102397855B1 (ko) * | 2021-03-02 | 2022-05-12 | 김재학 | 반응기 시료채취를 위한 냉각시스템 |
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