KR20030048573A - 설비 내부의 가스 검출 장치 - Google Patents
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Abstract
가스 기류를 유지하면서 설비 내의 가스의 농도를 검출하는 장치가 개시되어 있다. 가스가 채워져 있는 밀폐된 설비의 내벽에 설치되고, 발광부 및 반사광의 파장의 세기 변화를 측정하여 상기 가스의 농도를 검출하는 검출부를 포함하는 하우징과, 상기 하우징으로부터 상기 설비의 내부로 연장되는 지지대와, 상기 지지대의 단부에 장착되고, 상기 발광부에서 조사되는 광을 검출부로 반사시키는 반사경 및 상기 하우징으로 상기 가스가 유입되지 않도록 차단시키는 차단창을 구비하는 설비 내부의 가스 검출 장치를 제공한다. 상기 가스 검출 장치는 지지대와 반사경을 설비 내부에 장착시킴으로서, 설비 내부의 가스의 기류를 변동시키지 않으면서 상기 설비 내에 유동하는 소정 가스의 농도를 측정할 수 있다.
Description
본 발명은 설비 내부의 가스를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밀폐된 설비의 내부에 유동하는 가스의 농도를 검출하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가스의 농도 검출은 적외선에 대한 물질의 흡수 스펙트럼을 조사하여 분자 구조를 알아내는 장치인 적외선 분광기를 사용하여 수행할 수 있다. 상기 적외선 분광기는 소정의 가스를 포함하는 부위에 광을 조사하고, 상기 광이 상기 가스를 통과하면서 형성되는 간섭 무늬를 퓨리에 변환함으로서, 상기 광의 전 파장에서 일어나는 흡광 정도를 한번에 측정할 수 있다. 따라서, 상기 가스의 정성 분석과 정량 분석이 동시에 가능한 장점이 있다. 그러나 상기 적외선 분광기는 그 규모가 매우 커서 소정의 설비에 장착시키기가 어렵다. 때문에, 상기 적외선 분광기를 사용하여 설비 내에서 유동하는 가스를 검출하는 것은 적합하지 않다.
따라서, 상기 적외선 분광기의 규모를 축소하기 위해, 상기 분광기는 검출할 수 있는 가스의 종류를 한정하고, 상기 한정된 가스 분자들이 흡수하는 광의 파장만을 필터링하여 상기 광의 세기를 측정함으로서, 상기 가스의 농도를 검출한다.
상기 분광기를 사용하여 상기 설비 내에 유동하는 가스의 농도를 검출하려면, 우선 상기 설비 내에서 유동하는 가스의 일부를 흡인하여 분광기 내로 유입한다. 이어서, 상기 분광기 내에 유입된 가스를 통과하도록 적외선을 조사한다. 그러면, 상기 적외선은 상기 가스를 통과하면서 소정의 파장들이 상기 가스의 분자들에 흡광된 후 검출기에 도달한다. 상기 검출기에서 파장별로 광의 세기를 조사하여, 상기 설비 내의 가스의 농도를 검출할 수 있다.
그러나 상기 분광기를 사용할 경우, 상기 설비 내의 가스를 흡인하여 강제로 상기 분광기에 유입하므로 상기 설비 내의 가스의 기류가 변동된다. 때문에, 상기설비 내의 기류의 변동이 공정의 중요 변수가 되는 설비에서는 상기 분광기를 사용하여 설비 내의 가스의 농도를 검출할 수 없다. 또한, 상기 설비 내에서 가스들이 균일한 농도로 분포되어 있는지 여부를 정확히 검출할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 가스 기류를 유지하면서 설비 내의 가스의 농도를 검출하는 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 내부의 가스 검출 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 가스 검출 장치에서 지지대를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 가스 검출 장치에서 발광부와 검출부를 포함하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 가스 검출 장치를 사용하여 반도체 세정 설비에 사용되는 건조 장치에서 이소프로필 알코올의 농도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 지지대 14 : 반사경
16 : 발광부 18 : 검출부
20 : 하우징
상기한 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 가스가 채워져 있는 밀폐된 설비의 내벽에 설치되고, 발광부 및 반사광의 파장의 세기 변화를 측정하여 상기 가스의 농도를 검출하는 검출부를 포함하는 하우징과, 상기 하우징으로부터 상기 설비의 내부로 연장되는 지지대와, 상기 지지대의 단부에 장착되고, 상기 발광부에서 조사되는 광을 검출부로 반사시키는 반사경 및 상기 하우징으로 상기 가스가 유입되지 않도록 차단시키는 차단창을 구비하는 설비 내부의 가스 검출 장치를 제공한다.
상기 가스 검출 장치는 지지대와 반사경을 설비 내부에 장착시킴으로서, 설비 내부의 가스의 기류를 변동시키지 않으면서 상기 설비 내에 유동하는 소정 가스의 농도를 측정할 수 있다. 또한, 상기 가스 검출 장치를 상기 설비 내에 다수개를 구비함으로서, 상기 설비 내의 위치별로 가스의 농도를 측정하여 농도의 균일도를 확인할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 내부의 가스 검출 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 가스가 채워져 있는 밀폐된 설비(10)의 내벽에 하우징(20)을 설치한다. 상기 하우징(20)은 발광부(16) 및 반사광의 파장을 측정하여 상기 설비 내에 채워져 있는 가스의 농도를 검출하는 검출부(18)를 포함한다.
상기 하우징(20)으로부터 상기 설비(10)의 내부로 연장되는 지지대(12)를 구비한다.
상기 지지대(12)의 단부에 장착되고, 상기 발광부(16)에서 조사되는 광을 검출부(18)로 반사시키는 반사경(14)을 구비한다.
상기 지지대(12)는 상기 반사경(14)과 상기 하우징(20)사이의 공간으로 상기 설비(10) 내부에 채워져 있는 가스 분자(11)가 유동할 수 있도록 구성된다. 상기 지지대(12)는 상기 설비(10)내에서 수행되는 공정이나 가스 분자와 반응하지 않으면서, 화학적으로 안정한 물질을 사용하여 형성한다. 예컨대, 불화 탄소계 수지를 사용하여 형성할 수있다.
도 2는 상기 도 1의 가스 검출 장치에 장착할 수 있는 지지대를 보여주는 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지대(12)는 기둥 형상을 갖는 다수개의 지지부들(12a)과, 상기 지지부(12a)들의 양단부에 장착되고, 상기 지지부들이 서로 이격되면서 하나의 몸체로 고정하는 고정용 틀(12b)로 구성할 수 있다. 이 때, 상기 고정용 틀(12b)은 상기 지지대(12)의 양단부가 개방되도록 고리 형태를 갖는다. 상기 구성을 갖는 지지대는 상기 지지부(12a)들 사이로 상기 설비(10) 내부의 가스 분자(11)가 자유롭게 유동할 수 있다.
또한, 상기 지지대(12)에서 상기 설비의 내벽에 대향하는 쪽의 고정용 틀(12b)에는 반사경(14)이 장착된다. 상기 반사경(14)에 의해 상기 지지대(12)의 일단부는 막힌 형태가 된다.
도 3는 도 1에 도시한 가스 검출 장치의 일부만을 확대 도시한 도면이다.
이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 상기 하우징에 포함되는 발광부 및 검출부를설명한다.
상기 발광부(16)는 전원 공급부(16a)로부터 전류를 공급받아 적외선을 방출시키는 적외선 램프(16b)와, 상기 적외선 램프(16b)에서 광이 출사되는 부위의 전면에 설치되는 집광 렌즈(16c)로 구성되어 있다.
상기 집광 렌즈(16c)는 상기 방출되는 적외선의 산란을 방지하여 광량의 손실을 최소화하는 역할을 한다. 따라서, 상기 적외선을 방출하기 위해 사용하는 전력을 감소시킬 수 있고, 상기 적외선의 방출에 의한 가스 및 설비의 각 파트(part)들의 온도 상승을 최소화할 수 있다.
상기 적외선이 조사되면, 상기 적외선은 상기 반사경(14)과 하우징(20) 사이 의 공간으로 유동하는 가스 분자들(11)과 충돌하면서 소정의 파장(I)이 흡광되어 세기가 감소한다. 반면에, 상기 적외선에서 상기 가스 분자(11)들에 의해 흡광되지 않는 파장(II)은 그 세기가 감소되지 않는다.
상기 발광부(16)에서 조사되는 광은 상기 반사경(14)에서 반사되고, 상기 검출부(18)로 향해 진행한다.
상기 검출부(18)는 상기 반사경(14)에서 반사된 반사광을 수광하여 상기 설비 내의 가스 농도를 검출한다.
구체적으로, 상기 검출부(18)는 상기 반사되는 적외선 중에서 소정의 파장을 필터링하는 필터(18a)와, 상기 필터(18a)를 통과한 광의 세기를 측정하는 측정기(18b)와, 상기 광의 세기를 아날로그 또는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(converter, 18c), 및 상기 변환된 신호를 입력받고 상기 신호를 디스플레이하고, 상기 신호에 의해 가스의 농도를 측정하는 신호 처리 유닛(18d)을 구비한다.
도 3에서와 같이, 상기 필터(18a)의 앞쪽으로 상기 설비(10) 내의 가스의 유입을 방지하기 위한 제1 차단창(17)을 더 구비할 수도 있다.
상기 검출부(18)에서 상기 설비(10)내의 가스의 농도를 검출하는 과정을 설명한다. 먼저, 상기 필터(18a)는 상기 반사된 적외선 중에서 상기 설비(10) 내에 유동하는 가스 분자(11)들이 흡광하는 파장만(I)을 필터링한다. 이어서, 상기 측정기(18b)는 상기 필터링된 광의 세기를 측정한다. 상기 A/D 변환기(18c)는 상기 광의 세기를 디지털 또는 아날로그 신호로 출력하고, 상기 신호 처리 유닛(18d)에서 상기 광의 세기의 감소 정도를 파악한다. 상기 광의 세기의 감소는 지지대(12)내로 유동하는 가스 분자(11)들의 흡광에 기인한 것이다. 때문에 상기 광의 세기의 감소 정도를 파악함으로서, 상기 반사경(14)과 상기 하우징(20) 사이로 유동하는 가스의 농도를 측정할 수 있다.
상기 검출부(18)는 다수개를 구비할 수 있으며, 이 때 각각의 검출부(18)는 각각 다른 파장을 필터링하는 필터(18a)를 포함한다.
예컨대, 상기 검출부(18)를 2개 구비할 수 있다. 이 때, 하나의 검출부(18)에 사용되는 필터(18a)는 설비 내의 가스가 흡광하는 파장(I)을 필터링하고, 다른 하나의 검출부(18)에 사용되는 필터(18a)는 설비 내의 가스가 흡광하지 않는 파장(II)을 필터링한다. 상기와 같이, 상기 설비(10)내의 가스가 흡광하지 않는 파장(II)을 검출함으로서, 상기 검출부(18)의 조건 변화나 설비 내의 온도 변화 등을 실시간으로 교정시킬 수 있다.
상기 발광부(16) 및 검출부(18)에서의 필터(18a)는 설비(10)의 내부에 구비되거나 또는 상기 설비(10)의 내부와 도통하도록 상기 설비(10)의 외부에 부착할 수도 있다. 그러나, 상기 측정기, A/D 변환기(18c) 및 상기 신호 처리 유닛(18d)은 상기 설비(10)의 외부에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 발광부(16)에서 광이 출사되는 부분과, 상기 검출부(18)에서 광이 입사되는 부분이 상기 반사경(14) 쪽으로 이루는 각은 180°이내가 되도록 설치한다. 즉, 상기 발광부(16)로부터 방출되는 적외선이 상기 반사경(14)에서 반사되는 반사각을 고려하여, 상기 발광부(16)에서 광이 출사되는 부분과, 상기 검출부(18)에서 광이 입사되는 부분의 각을 조절한다. 따라서 상기 검출부(18)에 검출되는 광량을 증가시킬 수 있다.
상기 하우징(20)으로 상기 설비 내에 유동하는 가스가 유입되지 않도록 차단시키는 제2 차단창(22)이 구비된다. 상기 제2 차단창(22)은 상기 하우징(20)에 포함되는 발광부(16) 및 검출부(18)로부터 광을 출사시키거나 입사시키면서, 단지 상기 설비내에 유동하는 가스의 유입만을 차단시켜야 한다. 이를 만족시키기 위해 상기 제2 차단창(22)은 사파이어창으로 형성할 수 있다.
상술한 바대로 설비 내의 가스를 검출하는 장치를 형성하면, 설비내의 가스의 기류 변화를 발생하지 않으면서 상기 설비 내의 가스 농도를 정확히 검출할 수 있다. 또한, 상기 설비 내의 각 위치별로 상기 가스를 검출하는 장치를 각각 장착하여, 상기 설비내의 가스 농도의 균일도를 정확히 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 가스 검출 장치를 사용하여 반도체 세정 설비에 사용되는 건조 장치에서 이소프로필 알코올의 농도를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 4에 도시한 건조 장치는, 내조(100)에서 웨이퍼의 세정이 수행된 후, 이소프로필 알코올층이 형성되어 있는 외조(102)로 웨이퍼가 상승하면서 상기 이소프로필 알코올에 의한 마란고니 효과로 상기 웨이퍼에 묻어있는 수분을 제거한다. 이 때, 웨이퍼의 균일한 건조를 위해 상기 이소프로필 알코올층은 상기 외조(102)의 각 위치별로 상기 이소프로필 알코올의 농도가 균일하여야 한다.
상기 건조 장치의 각 위치별로 이소프로필 알코올의 농도를 각각 확인하기 위해, 상기 가스 검출 장치는 상기 건조 장치의 각 위치별로 하나씩 3개를 장착하였다. 그리고, 각 검출 장치에서 이소프로필 알코올의 농도를 측정하였다. 상기 A, B, C는 상기 외조의 각 위치에서의 이소프로필 알코올의 농도를 표시한 것으로서, 상기 농도는 29 내지 31% 정도로 편차가 있었다. 그 결과, C로 표시된 영역에서의 이소프로필 농도가 상대적으로 작은 것을 알 수 있었다.
상기 건조 장치 내에 상기 가스 검출 장치를 도입함으로서, 이소프로필 알코올의 농도가 상대적으로 작은 부위를 파악할 수 있다. 때문에, 상기 건조 장치 내의 위치별로 이소프로필 알코올의 농도가 균일하지 않아서 발생되는 불량을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 상기 이소프로필 알코올층의 기류에 변화를 주지 않으면서 정확히 상기 건조 장치 내의 이소프로필 알코올의 농도를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가스의 기류를 변화시키지 않으면서 밀폐된 설비 내에 유동하는 가스의 농도를 정확히 검출할 수 있다. 때문에, 설비 내의 가스의 기류 변화가 중요한 요소가 되는 설비에서도 가스의 농도를 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 설비내의 각 위치별로 상기 가스의 농도를 검출함으로서 설비 내의 가스의 균일도를 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (8)
- 가스가 채워져 있는 밀폐된 설비의 내벽에 설치되고, 발광부 및 반사광의 파장의 세기 변화를 측정하여 상기 가스의 농도를 검출하는 검출부를 포함하는 하우징;상기 하우징으로부터 상기 설비의 내부로 연장되는 지지대;상기 지지대의 단부에 장착되고, 상기 발광부에서 조사되는 광을 검출부로 반사시키는 반사경; 및상기 하우징으로 상기 가스가 유입되지 않도록 차단시키는 차단창을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 지지대는,기둥 형상을 갖는 다수개의 지지부들; 및상기 지지부들의 양단부에 장착되고, 상기 지지부들이 서로 이격되면서 하나의 몸체로 고정하는 고정용 틀을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광부와 검출부는 발광되는 부위 및 수광되는 부위가 상기 반사경 쪽으로 180°이내의 각을 이루도록 설치하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발광부는,적외선을 방출시키는 적외선 램프;상기 방출하는 적외선의 산란을 방지하는 집광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 검출부는,상기 반사광 중에서 소정의 파장을 필터링하는 필터;상기 필터를 통과한 광의 세기를 측정하는 측정기;상기 광의 세기를 아날로그 또는 디지털 신호롤 변환하는 A/D 변환기; 및상기 변환된 신호를 입력받고 상기 신호를 디스플레이하고, 상기 신호에 의해 시료 가스의 농도를 측정하는 신호 처리 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 검출부는 다수개가 구비되고, 상기 각각의 검출부는 각각 다른 파장을 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 A/D 변환기 및 상기 신호 처리 유닛은 설비의 외부에 구비하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 설비는 반도체 세정 설비에 사용되는 건조 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 내부의 가스 검출 장치.
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| KR100729228B1 (ko) | 2007-06-15 |
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