KR20030034179A - 표면 미립자 검출기 - Google Patents

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KR20030034179A KR10-2003-7003620A KR20037003620A KR20030034179A KR 20030034179 A KR20030034179 A KR 20030034179A KR 20037003620 A KR20037003620 A KR 20037003620A KR 20030034179 A KR20030034179 A KR 20030034179A
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펜타곤 테크놀로지 그룹 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 표면 위로 활주될 수 있는 스캐너와, 그를 통과하는 미립자를 계수하기 위한 미립자 계수기와, 상기 스캐너와 상기 미립자 계수기 사이에 연결된 도관을 포함하는 표면 미립자 검출기에 관한 것이다. 미립자 계수기는 표면으로부터, 스캐너와 도관을 통해 미립자 계수기로, 그리고, 다시 스캐너로 미립자를 흡인하기 위한 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함한다. 센서는 기류 유량을 측정하고, 제어기는 감지된 기류 유량에 기초하여 펌프 속도를 제어한다. 도간은 제 1 커넥터를 경유하여 미립자 계수기에 부착되고, 이는 상기 도관의 다른 단부에 부착된 스캐너의 유형을 식별하는 전자 지시자를 포함한다. 제어기는 검출된 전자 지시자에 응답하여 미립자 계수기를 제어한다. 또한, 미립자 계수기는 실험실 분석을 위해 계수된 미립자를 포획하는 필터 소자를 구비한 제거가능한 필터 카트리지를 포함한다.

Description

표면 미립자 검출기{Surface particle detector}
오염물 검출 및 정량의 필요성은 특히, 하이-테크(high-tech) 산업의 급속한 발전과 함께 점증적으로 중요해지고 있다. 예로서, 반도체 산업은 마이크로일렉트로닉 장치를 정밀하게 제조하기 위해 개발된 기술을 가지고 있다. 이런 제품의 신뢰성있는 제조를 위하여, 매우 엄격한 오염물 표준이 제조 설비내에서 유지되어야만 한다.
제조 공정의 중요한 스테이지의 오염물을 제어 및 최소화하기 위한 노력으로, "청정실"이 빈번히 사용된다. 청정실은 공기 여과, 공기 배분, 활용, 구성 재료, 장비 및 동작 절차가 적절한 공기내포 미립자 청결도 분류등급을 충족시키도록 공기내포 미립자 농도를 제어하도록 특수화 및 규제된 방이다.
특히, 청정실 표면상의 미립자를 검출하기 위해 청정실내의 청결도/오염물 레벨들을 모니터링하는 것은 중요하다. 자외선 또는 경사 백색광을 사용하는 육안 검사 기술이 사용되어 왔다. 자외선 광은 특정 유기 미립자가 형광 발광한다는 사실의 장점을 취하도록 채용된다. 대안적으로, 가시화될 수 있는 반사를 생성하도록 소정 각도로 테스트 표면을 향해 백색광이 비춰지게 된다. 백색광 기술이 자외선 기술 보다 다소 더 민감하지만, 이들 양자 모두는 동일한 제약을 가지고 있다. 이들 육안 검사 기술은 단지 표면 상태의 피상적 검사만을 허용한다. 이들은 정량적인 데이터를 제공하지 않는다. 또한, 육안 검사 기술은 최대로, 단지 20미크론 이상의 미립자만을 검출한다. 1 미크론 미만의 미립자를 검출할 필요가 있는 경우가 많다.
다른 검사 기술은 예로서, 테스트 표면에 접착 테이프 조각을 적용함으로써, 테스트 표면으로부터 미립자를 제거하는 것을 포함한다. 테이프상의 미립자는 그후 현미경하에 테이프를 집어넣고 시각적으로 미립자를 계수함으로써, 수동으로 정량화된다. 이 기술은 약 5 미크론 이상의 미립자의 검출을 허용한다. 이 기술의 주도니 단점은 매우 시간 소모적이며, 검사자들 사이의 가변성에 매우 민감하다는 것이다.
세 번째 검출 기술은 본 명세서에서 참조하고 있는 U.S 특허 5,253,538호에 기술되어 있다. '538 특허는 샘플 표면으로부터 미립자를 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 가지는 스캐너를 포함한다. 이 스캐너는 제 1 및 제 2 단부를 가지는 튜브에 연결된다. 튜브의 제 1 단부는 스캐너에 연결되고, 튜브의 제 2 단부는 광학 레이저 기술을 사용하는 미립자 계수기에 연결된다. 이 미립자 계수기는 샘플 표면으로부터 스캐너를 통해, 튜브를 통해, 미립자 계수기내로의 공기 유동을 유발하는 진공 생성기를 포함하며, 미립자 계수기에서, 기류에 포함된 미립자가 계수된다.'538 특허는 미립자 계수 장치의 사용을 수반하는 검사법을 개시하고 있다. 청정실 공급 공기 부근에서 스캐너를 유지하고, 반복적인 측정을 취하거나, 미립자 계수기내에 선택적인 0-계수 필터를 설치함으로써 0의 배경 미립자 레벨이 달성된다. 다음에, 휴대형 스캐너가 소정 테스트 기간 동안 일정한 속도로 샘플 위로 통과된다. 테스트 사이클은 스캐너상에 위치되어 있는 작동 스위치를 누름으로써 시작된다. 미립자 계수기는 단위 면적당 평균 미립자수에 대응하는 수를 계수 및 독출한다. 이 프로세스는 일반적으로 인접 표면 영역을 따라 수회 반복되고, 각 시기마다 "테스트 판독치"를 산출한다.
본 발명은 일반적으로 청정실 분야를 위한 미립자 계수(count)에 관한 것으로, 특히, 표면으로부터 미립자를 미립자 계수기내로 이동시키기 위한 개선된 장치 및 오염물 수준을 확인하기 위한 필터에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명의 미립자 검출기의 사시도.
도 1b는 본 발명의 미립자 검출기의 부분 파단도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 스캐너의 상면 및 저면 사시도.
도 3은 본 발명의 미립자 계수기 조립체의 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명의 미립자 검출기내의 기류 경로를 도시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 미립자 포획 필터 카트리지 및 트래이의 부분 파단도.
도 6은 본 발명의 미립자 계수기와 도관 사이의 급속 해제식 연결의 부분 분해도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 스캐너 헤드 및 퍼지 필터 헤드를 위한 도관의 전기 배선 및 공압 배관을 도시하는 개략도.
도 8a 내지 도 8f는 디스플레이에 의해 생성된 다양한 스크린을 예시하는, 본 발명의 제어 패널 및 디스플레이의 정면도.
본 발명은 샘플 표면상의 미립자를 계수하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 샘플 표면으로부터 미립자를 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 구비한 스캐너와, 그를 통과하는 미립자를 계수하는 미립자 계수기와, 제 1 단부가 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 미립자 계수기에 연결된 도관을 포함하고, 이 도관은 제 1 및 제 2 튜브, 센서 및 제어기를 포함한다. 미립자 계수기는 정량을 위해, 미립자를 미립자 계수기내로 운반하도록, 스캐너 개구로부터 제 1 튜브를 통해, 미립자 계수기를 통해, 제 2 튜브를 경유하여 다시 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함한다. 센서는 기류의 유량을 측정한다. 제어기는 미립자 계수기가 기류내의 미립자를 정량하는 동안 기류를 일정한 유량으로 유지하기 위해, 측정된 기류의 유량에 응답하여 펌프의 속도를 제어한다.
본 발명의 다른 양태에서, 장치는 샘플 표면으로부터 미립자를 수용하기 위한 하나 이상의 개구를 구비하는 스캐너, 제 1 단부가 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 제 1 커넥터에서 종결하는 도관을 포함하며, 상기 도관은 제 1 및 제 2 튜브, 미립자 계수기, 전자 지시자 및 제어기를 포함한다. 미립자 계수기는 그를 통과하는 미립자를 계수하고, 제 1 커넥터를 수용하기 위한 포트와, 정량을 위해 미립자를 미립자 계수기에 운반하기 위해서, 스캐너 개구로부터 제 1 튜브를 통해, 미립자 계수기를 통해, 그리고, 제 2 튜브를 경유하여 다시 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함한다. 전자 지시자는 제 1 커넥터, 도관 및 스캐너 중 하나 이상에 배치되며, 스캐너의 하나 이상의 특징을 표시한다. 제어기는 포트 및 제 1 커넥터를 경유하여 전자 지시자를 검출하고, 검출된 전자 지시자에 응답하여, 미립자 계수기를 제어한다.
본 발명의 다른 하나 이상의 양태에서, 장치는 샘플 표면으로부터 미립자를 수용하기 위한 하나 이상의 개구와, 그를 통과하는 미립자를 분석하기 위한 미립자 계수기와, 제 1 단부가 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 미립자 계수기에 연결된 도관을 포함한다. 도관은 제 1 및 제 2 튜브를 포함한다. 미립자 계수기는 미립자를 미립자 계수기로 운반하기 위해, 스캐너 개구로부터, 제 1 튜브를 통해, 미립자 계수기를 통해, 그리고, 제 2 튜브를 경유하여 다시 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함한다.
또한, 미립자 계수기는 스캐너로부터 도입하는 기류내의 미립자를 계수하기 위한 미립자 검출기와, 미립자 검출기를 통과한 이후 그를 통해 기류가 유동하게 되는 필터 카트리지 포트와, 미립자 검출기에 의해 계수된 이후, 기류내의 미립자를 포획하기 위해, 필터 카트리지 포트에 제거가능하게 연결된 필터 카트리지를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 명세서, 청구범위 및 첨부 도면의 검토로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 본 명세서에서 참조하고 있는 U.S. 특허 5,253,538호에 개시된 미립자 검출기에 관하여, 개선된 표면 미립자 검출기에 관한 것이다. 본 발명은 광범위하게 다양한 표면상의 미립자를 편리하게 샘플링하는 유연성을 제공하도록 세 개의 주 소자의 상호동작식 조합을 채용하며, 또한, 높은 수준의 정밀도 및 반복성을 가지는 상대적 정량 데이터를 제공한다. 넓은 용어에서, 본 발명은 가요성 도관을 경유하여 복수의 특수 설계 및 크기설정된 샘플링 스캐너 중 하나에 연결된 현 기술 수준의 미립자 계수기의 조합을 포함한다. 양호한 실시예에서, 도관은 샘플 표면에 공기를 공급 및 회수하기 위한 두 개의 공기 튜브 및 스캐너에 전력 공급하기 위한 전기 배선을 가진다. 경량의 가동적 스캐너 및 가요성 튜브 디자인은 다수의 상이한 유형의 억세스할 수 있는 표면상에서 미립자를 샘플링 할 수 있게 한다. 샘플 표면은 실질적으로 평탄하거나, 평탄하지 않을 수 있으며, 매끄럽거나 매끄럽지 않을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 샘플 표면상의 임자를 분석하기 위한 미립자 검출기(10)의 주 콤포넌트를 도시한다. 주 검출기 콤포넌트는 미립자 계수기 조립체(12), 미립자 계수기 조립체(12)를 둘러싸는 하우징(14), 스캐너 프로브(16) 및 미립자 계수기 조립체(12)와 프로브(16) 사이에 연결된 도관(18)을 포함한다.
하우징(14)은 베이스(20), 성형된 상단 덮개(22), 디스플레이를 보여주기 위한 개구(26)를 가지는 전면판(24) 및 핸들(28)을 포함한다. 이들 하우징 콤포넌트는 미립자 계수기 조립체(12)를 소형, 경량 및 휴대형 패키지로 수납하도록 형성되어 있다. 하우징은 유니트내측에서 발생된 열을 소산시키기 위한 히트싱크를 포함할 수 있다. 하우징(14)은 유니트가 과열되지 않도록 유니트 내측의 공기 온도를 정상화하기 위해 작은 순환 팬을 포함하는 것이 적합하다.
도 2a 및 도 2b는 스캐너 프로브(16)를 예시하며, 이는 실질적으로 평면 베이스(30)를 포함한다. 스캐너 베이스(30)는 샘플 표면과 접촉하기 위한 저면측면(32)을 가진다. 스캐너 베이스(30)는 미립자 검출기를 작동시키기 위한 작동 스위치(36) 및 미립자 계수의 진행을 나타내는 LED 광을 가지는 제어부(35)를 포함하는 스캐너 핸들(34)에 수직으로 연결된다. 도관(18)은 한쌍의 튜브(38, 40)(공급 및 복귀 호스)를 포함하고, 이들 각각은 제 1 및 제 2 단부를 갖는다. 튜브(38, 40)의 제 1 단부는 스캐너 핸들(34)에 연결되고, 제 2 단부는 미립자 계수기 조립체(12)내의 포트(92)에 연결된다. 또한, 도관(18)은 스캐너 프로브(16)를 미립자 계수기(12)에 전기적으로 연결하는 전기 배선(44)을 포함한다. 스캐너 프로브(16)는 용이한 저장을 위해 하우징(16)내의 리셉터클(15)내로 끼워진다.
스캐너 프로브(16)의 베이스부(30)는 두 개의 코인형부(46, 48)를 가지며, 이는 스크류(50)에 의해 함께 고정된다. 도 2a 및 2b에 도시된 스캐너 실시예는 실질적으로 평탄한 표면 외측으로 미립자를 들어내기 위해 설계되어 있다. 그러나, 불평탄 샘플 표면에 부합되도록 특별히 설계된 다른 형상의 스캐너도 사용할 수 있다. 스캐너 베이스(30)의 코인형부(46)는 표면판이라고도 지칭되며, 이는 마찰 제한 비 미립자형성 물질로 주입된 재료, 예로서, 테플론 주입된 경질 블랙 산화피막처리된 알루미늄(type 3, class 2, mil spec A8625D)으로 이루어지는 것이 적합하다. 스캐너 핸들(34)은 공급 및 복귀 튜브(38, 40)를 수용하기 위한 두 개의 보어(56, 58)를 가진다. 도관(18)으로부터 전기 배선(44)을 수용하기 위해, 다른 구멍(60)이 핸들(34)에 제공된다.
스캐너 베이스 저면측면(32)은 샘플 표면과 접촉하도록 설계된다. 본 실시예에서, 저면 측면(32)은 실질적으로 베이스판 저면측면(32)의 중심에 위치된 구멍(62)을 가진다. 구멍(62)은 도관(18)의 복귀 튜브940)에 연결된 스캐너 핸들(34)내의 보어에 연결된다. 샘플 표면으로부터의 미립자는 미립자 계수기 조립체(12)내에서의 미립자 계수를 위해 표면판 구멍(62)을 통해 흡입된다. 베이스판 저면 측면(32)은 또한, 복수의 보다 작은 구멍(64)을 가지고, 이는 도관(18)의 공기 공급 튜브(38)에 연결된 스캐너 핸들 보어(58)내로 수렴한다. 공기는 미립자 계수기 조립체(12)로부터 공급되고, 미립자가 계수를 위해 표면판 구멍(62)을 통해 흡입될 수 있도록 미립자를 분리 및 유동화하기 위하여 샘플 표면상으로 표면판 구멍(64)을 통해 전달된다. 표면판 저면 측면(32)은 또한 표면판 구멍(62)내로 분리된 미립자를 채널통과시키기 위한 교차 홈(66)을 가진다.
도 3은 미립자 계수기 조립체(12)를 개략적으로 도시하며, 이는 90-260 VAC-DC 변환기(70), 배터리 충전 제어기(72), 배터리 팩(74), 차압 센서(78), 진공 펌프(80), 레이저 미립자 검출기(82), 컬러 디스플레이(86)를 제어하고 제어 패널상에 위치된 스위치(88)로부터의 입력을 수신하기 위한 디스플레이 제어기(84)를 포함하고, 이들 모두는 시스템 제어기(90)에 의해 제어된다. 또한, 스마트 프로브 포트(92), 캘리브레이션 신호 출력 포트(93), 사용자 프린터 포트(96) 및 호스트 컴퓨터 데이터 포트(98)를 포함하는 일련의 포트가 제어기(90)에 연결된다. 양호한 실시예에서, 또한, 제어기(90)는 검출된 미립자의 수를 샘플 표면에 대한 단위 면적당 미립자의 수로 변환시키기 위한 소프트웨어를 포함한다.
재충전형 배터리 팩(74)은 유니트가 약 2시간의 연속 사용 또는 8 시간의 정상 간헐 사용을 동작할 수 있게 한다. 또한, 시스템은 정지된 사용 분야를 위해 AC 전력으로 구동할 수도 있다. 이 시스템은 16lbs 미만의 중량을 목표로 한다. 배터리 전력공급식, 경량 유니트 및 편리한 운반 핸들은 진정한 휴대용 유니트를 초래하며, 이는 사용자가 기존에는 억세스하기 곤란한 영역을 억세스할 수 있게 하고, 셋업 시간을 감소시킬 수 있게 한다.
도 4는 미립자 검출기 장치(10)의 기류 경로를 예시한다. 기류 배관(plumbing)은 실질적으로 폐쇄 루프 시스템이며, 여기서, 청정 공기가 스캐너 프로브(16)에 공급되고, 미립자가 미립자 검출기(82)에 공급되는 기류내로 반환된다. 진공 펌프(80)의 흡기부는 진공 펌프(80)와 미립자 검출기(82) 사이에 배관연결된 선택적 미립자 필터(104)를 가지는 미립자 검출기의 방출측에 배열된다. 진공 펌프(62)의 방출측에는 유동하는 공기로부터 미립자를 여과해내는 (HEPA) 필터(100)와, 시스템을 통한 기류의 양을 측정하는(기류 경로내의 제어식 오리피스를 사용하여) 기류 측정 장치(차압 센서 같은)(78)가 배관연결 된다. 필터(100)의 방출측은 스캐너 프로브(16)의 배기 구멍(64)에 여과된 공기를 공급하기 위해 공급 튜브(38)에 배관연결 된다.
진공 펌프(80)는 미립자 검출기(82), 도관(18)의 반환 튜브(40)를 통해, 스캐너 개구(62)에 부분적 진공을 생성한다. 부분적 진공은 샘플 표면으로부터 미립자 검출기(82)로 공기를 흡인하고, 이는 미립자 계수 및 크기를 결정하는 분 기술 분야에 공지된 레이저 다이오드 광 산란 계수기인 것이 적합하다. 미립자가 분석된이후에, 이들은 포획 필터(104) 또는 HEPA 필터(100)에 의해 기류로부터 여과되고, 그후, 기류는 스마트 프로브(92)를 경유하여 샘플 표면으로 반환된다.
차압 센서(78)는 시스템을 통한 공기 유량을 측정한다. 제어기(90)는 소정 레벨로 유량을 유지하기 위해, 진공 펌프(80)의 속도를 조절한다. 유량 제어는 몇가지 이유 때문에 중요하다. 먼저, 정확한 측정을 위해, 유량은 주어진 스캐너 프로브를 위한 각 미립자 측정에 대하여 동일하여야만 한다. 둘째로, 서로 다른 프로브(92)는 최대 정확도를 위해 서로 다른 유량을 필요로 한다. 셋째로, 프로브가 최초로 표면상에 배치될 때 및 스캔 동안 표면의 질감 또는 형상이 변화할 때 양자 모두의 경우에, 프로브(92)가 표면을 횡단하여 스캐닝될 때, 부가적인 압력(백 프레스)이 시스템상에 부여된다. 따라서, 표면으로부터 미립자를 효과적으로 제거하고, 시스템을 위한 높은 감도를 유지하기 위해서, 전체 스캔에 걸쳐 적절하고 일정한 유량을 유지하는 것이 중요하다.
미립자 포획 필터(104)는 금방 통과된, 그리고, 레이저 미립자 검출기(82)에 의해 계수된 기류내의 미립자를 포획하기 위해, 기류 경로내에 삽입된 제거가능한 필터 소자이다. 이는 사용자가 표면 청결도를 측정할 수 있을 분만 아니라, 실험실 분석 및 식별을 위해 계수된 미립자를 포획할 수 있게 한다. 양호한 실시예에서, 포획 필터(104)는 맴브레인 필터 소자이며, 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 시스템 기류에 연결된 리셉터클(110)내에 삽입되는 밀봉형, 일회용 카트리지(108)내에 배치된다. 리셉터클(110) 및 카트리지(108)는 공압식 급속 분리 커넥터(112)를 구비하며, 이는 필터 소자(104)를 시스템 기류내에 연결하도록 정합된다.카트리지(108)상의 커넥터(112)는 실험실 분석이 수행될때까지, 필터 소자(104)의 오염을 방지하도록 시스템으로부터 분리된 이후에 수동으로 씌워질 수 있다. 필터 카트리지(108)는 CD ROM과 유사한 풀아웃 트레이(114)에 의해 설치 및 제거된다. 트레이(114)는 방출 버튼(115)이 눌러졌을 때, 리셉터클(110) 외측으로 부분적으로 튀어나오게 된다. 그후, 트레이(114)는 수동으로 완전히 개방되고, 제거가능한 필터 카트리지(108)가 설치 또는 제거될 수 있다. 어떠한 포획 필터(104)도 필요하지 않은 경우에, 카트리지(108)와 동일하지만, 내측에 필터 소자(104)를 갖지 않는 더미 카트리지가 리셉터클(110)내에 삽입될 수 있다. 센서, 바람직하게는, 광학 센서는 카르리지의 존재 또는 부재 여부를 자동으로 식별하고, 카트리지가 필터(104)를 포함하는지 아니면, 더미 카트리지인지 여부를 자동으로 식별한다. 이 데이터는 샘플 기록과 함께 기록된다. 진공 펌프(80)는 어떠한 카트리지도 검출되지 않는 경우에 비활성화된다. 카트리지(108)는 시스템으로부터 제거되었을 때, 밀봉되며 그래서, 필터 매체(104)에 의해 포획된 오염물의 분석을 위해 분석 실험실에 보내질 수 있다.
도관(18)과 미립자 계수기 조립체 사이의 연결이 도 6에 예시되어 있다. 전기적 및 공압적 연결 양자 모두를 위해, 단일 급속 분리 커텍터(116)와 스마트 프로브 포트(92)가 사용된다. 도관(18)은 스마트 프로브 포트(92)와 분리가능하게 결합하는 급속 분리 멀티커넥터(116)에서 종결하고, 그 각각은 미립자 계수기 조립체(12)의 배관에 공기 공급 및 복귀 튜브(38/40)를 연결하기 위해 공압식 급속 분리 커넥터(118)를 가진다. 이들 급속 분리 커넥터(118)는 시스템 기류 배관의 오염을 방지하기 위해, 분리시 자체 밀봉되는 것이 적합하다. 커넥터(116) 및 포트(92)도 도관 전기 배선(44)을 경유하여 프로브(16)에 전력을 공급하고, 프로브로부터 데이터 및 신호를 수집하기 위해서(즉, LED(54)를 동작시키고, 스위치(36)를 작동시키기 위해), 전기 커넥터(120)를 포함한다. 커넥터(116)는 포트(92)로부터 커넥터를 급속 분리하기 위해 방출 버튼(122)을 포함한다.
서로 다른 크기 및 유형의 프로브(16)가 상이한 크기 및 형상의 표면 영역을 테스트하기 위해 사용될 수 있다. 각 프로브 유형/크기는 데이터 분석을 위해 서로 다른 유량 및/또는 서로 다른 계산들의 세트를 필요로 할 수 있다. 예로서, 1/2인치, 2-인치, 3-인치 직경 스캐너 프로브(16)가 사용될 수 있고, 이 중 일부는 정확하게 동작하기 위해 서로 다른 유량을 필요로 한다. 1/2 인치 프로브는 약 1/2 분당 세제곱 피트(CFM) 유량을 필요로할 수 있고, 2 및 3 인치 프로브는 1CFM을 필요로할 수 있다. 프로브(92)는 '스마트'프로브라 지칭되며, 그 이유는 이들이 시스템 제어기(90)가 자동으로 그 크기 및/또는 유형 같은 프로브의 하나 이상의 특징을 인식할 수 있게 하는 전자 지시자를 포함하기 때문이다. 전자 지시자는 그에 의해 프로브의 크기/유형이 식별되는 고유한 것인, 프로브(16)내에, 도관(18)내에 또는 멀티커넥터(116)내에 있는 IC 칩, 전기 회로 또는 단순히 사전결정된 전기적 핀 접속부의 조합일 수 있다. 콘트롤러는 제어 스크린상에 자동으로 프로브 유형/크기를 디스플레이하고, 진공 펌프(80)를 작동시켜 적절한 유량을 생성하고, 시스템 콘트롤러(90)에 의해 식별된 전자 지시자에 의해 주어진 미립자 검출 결과를 계산하기위한 적절한 공식을 적용한다.
도 7a는 멀티커넥터(116)와 프로브 헤드(16) 사이에서 연장하는 배관(38/40) 및 전기 배선(44)을 예시한다. 도 7b는 시스템내의 공기 라인으로부터 누적된 미립자를 세정해내기 위해 시스템에 부착될 수 있는 퍼지 필터(124)를 예시한다. 퍼지 필터는 비록 퍼지 필터 그 자체까지의 모든 경로에 전기 배선(44)이 불필요하지만, 프로브(16)와 동일한 방식으로 시스템내에 플러그 결합될 수 있다. 퍼지 필터(124)는 시스템의 기류 루프를 완전히 폐쇄시키며, 이는 퍼지 필터(124), HEPA 필터(100) 및 미립자 포획 필터(104)(연결되는 경우에)를 사용하여 시스템내의 소정의 미립자를 여과하내도록 구동될 수 있다. 퍼지 필터(124)는 3 미크론만큼 작은 미립자를 여과해내는 것이 적합하다. 제어기(90)는 퍼지 필터를 포함하는 시스템에 부착된 프로브의 유형 및 존재 여부를 자동으로 인식하며, 이에 따라 시스템을 작동시킨다. 예로서, 진공 펌프(80)는 어떠한 프로브 또는 퍼지 필터도 검출되지 않는 경우에 비활성화될 수 있다.
미립자 계수기 조립체(12)는 전면 덮개(24)내의 개구(26)에 의해 노출되어 있는 전방 디스플레이 패널(86)을 포함한다. 이 전방 디스플레이 패널은 도 8a 내지 도 8f에 도시되어 있으며, 다색 스크린(126)과, 시스템을 동작시키기 위한 일련의 터치 스크린 버튼(128)을 포함한다. 양호한 실시예는 다섯 개의 서로 다른 스크린(메인 : 시스템 개요 도시(도 8a), 데이터 수집 : 현재 또는 최종 미립자 계수 데이터 도시(도 8b); 데이터 모드 : 사용자가 정상적 전체 스크린(도 8d) 또는 확대된 데이터 모드(도 8c)를 선택하여 임계적 데이터를 보다 양호하게 볼 수 있게 함; 데이터 관찰: 이전에 기록된 데이터 도시(도 8e); 및 알람 설정 : 사용자가 각미립자 크기를 위해 알람 제한을 설정할 수 있게 함(도 8f))들로부터 선택하도록 다섯 개의 스크린 네비게이션 버튼을 포함한다. 또한, 펌프 온/오프 버튼(진공 펌프(80)를 활성화/비활성화하기 위하여), 클리어 버튼(하이라이트된 영역을 지우기 위하여), 및 네비게이션 버튼(커서를 이동시키기 위한 화살표 버튼 및 스크린상의 선택들을 저장하기 위한 프로그램 버튼)이 있다. 대형 컬러 스크린은 조작자가 편안하게 다량의 데이터를 볼 수 있게 하거나, 단지 임계적 계수 데이터만을 거리를 두고 볼 수 있도록 스크린을 "줌(zoom)"하도록 스위치할 수 있게 한다. 버튼(128)은 경질 배선식 키이거나, 터치 스크린 감지형 디스플레이 스크린(126)상에 디스플레이된 소프트 키일 수 있다.
캘리브레이션 포트(94)는 캘리브레이션 기술자가 유니트를 개방시키지 않고, 레이저 미립자 검출기(82)에 대한 정상적 캘리브레이션을 수행할 수 있게 한다. 수집된 데이터는 그후, 미립자 검출기(10)에 저장된다. 시스템은 데이터 포트를 통한 RS-232 시리얼 및 에터넷 통신 기능을 가지며, 그래서, 수집된 데이터가 고객의 네트워크 또는 호스트 컴퓨터에 도입될 수 있다. 데이터 포트(98)는 또한, 네트워크를 통해, 또는 직접적으로 인터넷과 유니트가 통신하는 것을 허용하며, 이는 유니트 및 내부에 저장된 데이터가 컴퓨터 스크린상에 디스플레이될 수 있는 데이터 및 지령들과 함께 원격 억세스될 수 있게 한다. 또한, 양호한 실시예는 다수의 레벨의 패스워드 보호식 억세스(예로서, 공장, 소유자, 사용자 등)를 포함하고, 각 패스워드 레벨은 시스템을 변경시키거나, 특정 데이터를 억세스하기 위한 서로 다른 권한을 갖는다.
스캐너 베이스(30)는 장치가 미립자를 계수하는지 여부를 나타내기 위해, 작동 스위치(36) 및 LED 라이트(54)를 구비하는 제어부(52)를 포함하는 스캐너 핸들(34)에 수직으로 연결(그러나, 대신 수평식으로 부착될 수 있음)되는 것이 적합하다. 제어 패널상의 펌프 온/오프 버튼의 작동은 진공 펌프(80)를 활성화시키고, 이는 데이터가 수집되기 이전에 1 또는 2분 동안 작동 되어야 한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 시스템이 대기 모드(진공 모터는 구동하지만, 미립자 계수는 작동되지 않는)에 있는 동안 작동 스위치(36)가 작동되면, 소정 시간 기간(예로서, 3초) 동안 미립자 측정이 이루어지는 그 "계수" 모드로 시스템이 들어가게되고, LED 라이트(54)가 작동된다. 소정 시간 기간의 경과 이후에, 미립자 측정이 중단되고, LED 라이트(54)가 비활성화된다. 또한, 기구가 "계수"와 그 "대기" 모드 사이에서 전환될 때를 나타내기 위해 가청 신호도 생성될 수 있다.
상술된 장치는 표면으로부터 분리된 미립자를 정량함으로써, 상대적 청정도 레벨을 획득하기 위해 사용된다. 가능한 테스트 표면의 예는 테이블, 선반, 벽, 천장, 벤치, 제품 용기 또는 실질 적인 소정의 다른 종류의 표면을 포함한다. 서로 다른 스캐너 형상이 사용되어 특정 관심 샘플 표면에 장치를 전용화되도록 할 수 있다. 이 기술은 소정 유형의 청정실 절차를 취하기 이전에 청정도를 검증하기 위해 사용될 수 있다. 이 기술은 또한, 다양한 청정 기술 및 제품의 유효성을 평가 또는 비교하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 여과된 공기가 표면 미립자를 교란시키기 위해 사용되고, 진공 시스템은 공기에 의해 유동화된 미립자를 수집한다. 미립자 레벨이 광학/레이저 기술을 사용하여 측정되고, 제곱 센티미터당 미립자 또는 제곱 인치당 미립자로 기록된다. 본 발명의 장치는 0.3 미크론 만한 미립자를 검출할 수 있다. 공기는 0.2 미크론으로 여과되고, 스캐너 헤드에 공급되며, 여기서, 동일한 양의 공기가 스캐너 헤드를 통해 계수 및 크기설정을 위한 감지 시스템으로 밀어내진다.
미립자를 계수하기 이전에, 시스템은 먼저 스캐너 헤드를 청정실 공급 공기를 향해 유지하고, 레벨이 제곱 인치당 5 미립자 미만이될 때까지 반복적으로 계수함으로써, 0 계수를 점검하여야만 한다. 그후, 스캐너 헤드가 샘플 표면 위로 10LFPM(2LIPM)의 속도로 3 또는 6초의 기간 동안 통과된다. 이 테스트 사이클은 스캐너 프로브(16)에 위치된 작동 스위치(36)로부터 시작된다. 스캐너 프로브(16)는 공기를 유동화시킴으로써 보조된 표면을 가로질러 가볍게 이동된다.
본 방법이 즉시 상대적 청정도 레벨을 제공하기 때문에, 이는 청정실내의 위치 및 다양한 표면으로부터 기록된 역사적 데이터와 함께 루틴 모니터링이 수행되는 것이 권장된다. 또한, 소정의 주어진 영역에 대하여 최소 6회의 판독이 취해지고, 평균 레벨 및 최대 허용가능 단일 판독 레벨이 다양한 표면 및 영역에 대하여 설립되는 것이 권장된다.
본 발명은 본 명세서에 예시된, 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 드는 소정의 및 모든 변형들을 포괄한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (22)

  1. 샘플 표면상의 미립자를 계수하기 위한 장치에 있어서,
    샘플 표면으로부터 미립자를 받아들이기 위한 하나 이상의 개구를 가지는 스캐너와,
    그를 통과하는 미립자를 계수하는 미립자 계수기와,
    제 1 및 제 2 튜브를 포함하고, 제 1 단부가 상기 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 상기 계수기에 연결된 도관과,
    기류의 유량을 측정하기 위한 센서와,
    미립자 계수기가 상기 기류내의 미립자를 정량하는 동안, 상기 기류를 일정한 유량으로 유지하기 위해 상기 측정된 기류의 유량에 응답하여 펌프의 속도를 제어하기 위한 제어기를 포함하고,
    상기 미립자 계수기는 정량을 위하여, 상기 미립자를 상기 미립자 계수기에 운반하도록 상기 센서 개구로부터, 제 1 튜브를 통해, 상기 미립자 계수기를 통해, 상기 제 2 튜브를 경유하여 다시 상기 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함하는 미립자 계수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기류가 상기 스캐너로 복귀하기 이전에, 상기 기류를 여과하기 위한 필터를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 스캐너로부터 도입하는 상기 기류내의 상기 미립자를 계수하기 위한 미립자 검출기와,
    상기 미립자 검출기를 통과한 이후, 상기 기류가 그를 통해 유동하게 되는 필터 카트리지 포트와,
    상기 미립자 검출기에 의해 계수된 이후, 상기 기류로부터 상기 미립자를 포획하기 위해, 상기 필터 카트리지 포트에 제거가능하게 연결된 필터 카트리지를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 펌프, 상기 센서 및 상기 제어기에 전력을 공급하기 위한 재충전식 배터리를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 펌프에 의해 생성된 열을 소산시키기 위한 히트 싱크와,
    상기 미립자 계수기 내측의 공기 온도를 정상화하기 위한 순환 팬을 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 미립자 계수기를 동작시키기 위한 소프트 키와, 데이터를 디스플레이 하기 위한 터치 감지식 디스플레이 스크린을 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 선택된 디스플레이된 데이터가 확대되는 줌 모드를 포함하는 미립자 계수 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 서로 다른 세트의 데이터를 위해 서로 다른 레벨의 패스워드 보호된 억세스를 제공하는 미립자 계수 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 외부 컴퓨터 및 외부 네트워크 중 하나 이상을 경유하여 상기 미립자 계수기에 의해 저장된 데이터에 대한 원격 억세스를 위한 데이터 포트를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  10. 샘플 표면상의 미립자를 계수하기 위한 장치에 있어서,
    샘플 표면으로부터 미립자를 받아들이기 위한 하나 이상의 개구를 구비하는 스캐너와,
    제 1 및 제 2 튜브를 구비하고, 제 1 단부가 상기 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 제 1 커넥터에서 종결되는 도관과,
    상기 제 1 커넥터를 수용하기 위한 포트와, 정량을 위해 미립자를 미립자 계수기에 운반하도록 상기 스캐너 개구로부터, 상기 제 1 튜브를 통해, 미립자 계수기를 통해, 상기 제 2 튜브를 경유하여 다시 상기 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프를 포함하는, 그를 통과하는 미립자를 계수하기 위한 미립자 계수기와,
    상기 스캐너의 하나 이상의 특징을 나타내기 위해, 상기 제 1 커넥터, 상기 도관 및 상기 스캐너 중 하나 이상에 배치된 전자 지시자와,
    상기 포트와 제 1 커넥터를 경유하여 상기 전자 지시자를 검출하고, 상기 검출된 전자 지시자에 응답하여 상기 미립자 계수기를 제어하기 위한 제어기를 포함하는 미립자 계수 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 특징은 상기 스캐너의 크기를 포함하는 미립자 계수 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 검출된 전자 지시자에 응답하여 상기 펌프의 속도를 조절하는 미립자 계수 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 계수된 미립자로부터 데이터 분석을 계산하기 위해 상기 제어기에 의해 사용되는 공식은 상기 검출된 전자 지시자에 응답하여 변화되는 미립자 계수 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 커넥터 및 포트는 서로로부터 분리될 때, 그 자체를 밀봉하는 미립자 계수 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 포트로부터 상기 커넥터를 잠금 해제하는 방출 버튼을 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 그를 통과하는 기류를 여과하기 위한 퍼지 필터와,
    제 1 단부가 상기 퍼지 필터에 연결되고, 제 2 단부가 제 2 커넥터에서 종결하는 제 2 도관을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 도관은 제 1 및 제 2 튜브를 포함하고,
    상기 제 2 커넥터는 펌프가 작동될 때, 상기 퍼지 필터가 상기 미립자 계수기로부터의 오염물을 여과하도록 상기 포트에 연결될 수 있는 미립자 계수 장치.
  17. 샘플 표면상의 미립자를 계수하기 위한 장치에 있어서,
    샘플 표면으로부터 미립자를 받아들이기 위한 하나 이상의 개구를 가지는 스캐너와,
    그를 통과하는 미립자를 분석하기 위한 미립자 계수기와,
    제 1 및 제 2 튜브를 포함하고, 제 1 단부가 상기 스캐너에 연결되고, 제 2 단부가 상기 미립자 계수기에 연결되는 도관을 포함하고,
    상기 미립자 계수기는 상기 미립자를 상기 미립자 계수기에 운반하도록 상기 스캐너 개구로부터, 상기 제 1 튜브를 통해, 상기 미립자 계수기를 통해, 상기 제 2 튜브를 경유하여 다시 상기 스캐너로 유동하는 기류를 생성하기 위한 펌프와,
    상기 스캐너로부터 도입하는 상기 기류내의 상기 미립자를 계수하기 위한 미립자 검출기와,
    상기 미립자 검출기를 통과한 이후에 상기 기류가 그를 통해 유동하는 필터 카트리지 포트와,
    상기 미립자 검출기에 의해 계수된 이후, 상기 기류내의 상기 미립자를 포획하기 위해 상기 필터 카트리지 포트에 제거가능하게 연결된 필터 카트리지를 포함하는 미립자 계수 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 기류가 상기 스캐너로 복귀 유동하기 이전에, 상기 기류를 여과하기 위한 필터를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 상기 필터 카트리지 포트내의 상기 필터 카트리지의 존재를 검출하기 위한 센서와,
    상기 센서에 응답하여 상기 펌프를 제어하기 위한 제어기를 추가로 포함하는 미립자 계수 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 미립자 계수기는 여과 없이 상기 기류를 통과시키기 위해 상기 필터 카트리지에 제거가능하게 접속될 수 있는 더미 카트리지를 추가로 포함하고,
    상기 센서는 상기 필터 카트리지 포트내의 상기 더미 카트리지의 존재를 검출하는 미립자 계수 장치.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 필터 카트리지 포트는 슬라이딩 트레이를 포함하고,
    상기 필터 카트리지는 상기 트레이내로 삽입되는 미립자 계수 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 트레이는 상기 트레이를 적소에 고정하기 위한 로킹 레버를 포함하는 미립자 계수 장치.
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