KR200338202Y1 - 진공누설 검사장치 - Google Patents

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Abstract

생산라인에 구성부품들을 조립하기 전에 진공누출 여부를 미리 검사할 수 있게 하고 또한, 생산라인의 가동중에 진공누출의 의삼이 가는 부품들을 분해하여 진공누출 여부를 검사할 수 있도록 한 진공누출 검사방법 및 장치에 대해 개시한다. 이 방법은 a) 진공가능한 측정 챔버를 준비하는 단계와, b) 챔버를 진공시키는 진공펌프를 준비하는 단계와, c) 챔버와 진공펌프 사이를 연결하는 진공라인을 준비하는 단계와, d) 피검사체를 상기 챔버의 일단부에 결합하는 단계와, e) 챔버의 내부를 설정된 압력까지 진공시키는 단계와, f) 챔버내의 압력을 설정압까지 진공시킨 후 챔버내의 시간당 압력변화를 검출하는 단계를 포함하여서, 시간당 압력변화율이 기준값보다 클때 피검사체의 기밀상태가 불량임을 검출한다. 이와 같은 누설검사 방법 및 장치는 밸브등의 설비부품들을 메인설비에 장착하기 전에 진공누설 상태를 검사하여 불량여부를 판별하여 미리 조치할 수 있으므로 설비공정에서의 불량발생률을 감소하게 한다. 또한, 종래 진공누설을 감지하기 위하여 별도의 헬륨가스를 사용하였던 것과는 달리 압력변화차이를 검출함으로써 진공누설을 감지할 수 있게 하므로 비용절감에도 유리하다.

Description

진공누설 검사장치{An apparatus for detecting a vacuum leakage}
본 고안은 진공누출 검사장치에 관한 것으로써, 생산라인에 구성부품들을 조립하기 전에 진공누출 여부를 미리 검사할 수 있게 하고 또한, 생산라인의 가동중에 진공누출의 의심이 가는 부품들을 분해하여 진공누출 여부를 검사할 수 있도록 한 진공누출 검사장치에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 분야에는 화학기상증착(CVD ; Chemical Vapor Deposition)이널리 사용되고 있으며, 이는 반응에 의하여 생성되는 피착물질이 직접 웨이퍼 상에 적층되어 패턴을 형성하거나 막으로서 기능하기 때문에 불순물의 개입이 허용되지 않는 매우 중요한 공정이다.
화학기상증착은 적층될 물질들을 포함하는 화학물질과 기타 반응가스들을 반응실로 도입하고, 에너지원에 따라 가열이나 플라즈마 또는 자외선을 투입하여 적층될 물질들을 포함하는 화학물질과 반응가스 간의 반응을 유도하여 적층될 물질들이 웨이퍼 상에 증착되도록 한다.
상기 도포에 사용되는 화학물질의 가스 이외의 불순물로서의 가스가 유입되는 경우 공정상의 이상도포의 원인이 되어 반도체 장치의 수율을 저하시키거나 또는 이산화규소막의 형성의 경우 등에서 규소성분과 산소의 반응에 의하여 미세한 산화규소 가루를 발생시켜 웨이퍼 상에 누적됨으로써 패턴의 정확한 형성을 방해하고, 도선을 훼손시키는 등의 문제점을 일으키는 것으로 밝혀졌다.
현재 박막도포에 사용되는 화학기상증착장치는 정상적인 반응에 필요한 고진공을 얻기 위하여 진공펌프를 사용하고 있으며, 화학기상증착이 실제로 수행되는 챔버내에 불순물로 작용할 수 있는 잔존가스분자를 완전히 제거하기 위하여 장시간에 걸친 진공펌프의 가동으로 고진공에 의한 아웃가스의 제거를 수행한다.
그러나, 일단 진공펌프의 가동으로 챔버내에 고진공을 형성하고, 아웃가스를 제거하더라도 챔버 자체의 결함으로 공정반응 동안에 아웃가스가 챔버내로 재유입되는 경우 상기한 바와 같은 문제점을 야기시킬 가능성은 여전히 남는다.
따라서, 반도체 공정 라인에는 장비들의 누설발생시 또는 누설이 없더라도정기적으로 검사를 실시하고 있다.
통상적인 진공누출감지 방법으로는 헬륨(He)입자를 진공누수가 발생되는 또는 발생가능구간에 분사하여서 헬륨입자의 검출여부에 따라 진공누출여부를 판단하고 있다.
그러나 상기와 같은 헬륨을 이용한 진공누출감지방법은 헬륨가스의 추가적 소모가 발생되며, 진공누출정도(leak rate)의 산술적 수치측정이 용이하지 않아 부품의 불량정도 측정이 어렵다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 별도로 헬륨가스와 같은 검출가스를 이용하지 아니하고 측정부품의 진공압의 시간당 압력변화차이를 측정함으로써 부품의 불량여부를 검출할 수 있도록 한 진공누설 검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안 진공누설 검사장치를 통한 검사 흐름도,
도 2는 본 고안 진공누설 검사장치를 나타낸 개략도,
도 3은 밸브의 실링면에서의 누설을 검사하는 상태를 나타낸 개략도,
도 4는 밸브몸체의 누설을 검사하는 상태를 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11,21,31,41...챔버 51,61,71,81...제1밸브
90...제2밸브 100...진공펌프
200...가스라인 300...압력게이지
상기 목적을 달성하는 본 고안 피검사체의 진공누설 검사장치는 진공가능하며 측정하고자 하는 피검사체가 결합되는 측정 챔버와, 상기 챔버를 진공시키는 진공펌프와, 상기 챔버와 진공펌프 사이를 연결하는 진공라인과, 상기 챔버와 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제1밸브와, 상기 진공펌프에 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제2밸브와, 상기 챔버에 교환가스를 공급하는 가스라인과, 상기 챔버와 상기 제1밸브사이의 압력을 측정하는 압력게이지와, 상기 챔버와 상기 제1밸브 사이의 시간당 압력변화량을 검출하는 검출부를구비하여 된 것을 특징으로 한다.
상기 교환가스로는 질소가스를 사용할 수 있다.
또한, 상기 진공라인으로부터 분기하여 복수 갈래의 진공라인이 마련되고, 상기 분기된 각 진공라인의 단부에 진공가능한 측정 챔버가 마련되어서, 복수의 피검사체를 동시에 진공누설 검사를 행하도록 할 수 있다.
상기 피검사체는 반도체 제조설비에 설치되는 부품 또는 밸브일 수 있다.
상기 본 고안의 특징에 의하면, 본 고안 누설검사장치는 밸브등의 설비부품들을 메인설비에 장착하기 전에 진공누설 상태를 검사하여 불량여부를 판별하여 미리 조치할 수 있으므로 설비공정에서의 불량발생률을 감소하게 한다.
또한, 종래 진공누설을 감지하기 위하여 별도의 헬륨가스를 사용하였던 것과는 달리 압력변화차이를 검출함으로써 진공누설을 감지할 수 있게 하므로 비용절감에도 유리하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 고안 피검사체의 진공누설 검사장치는 반도체 및 LCD설비에 채용되는 부품의 진공 누설검사에 적용된다. 반도체 공정에서는 양질의 제품을 생산하기 위하여 진공도가 기본적으로 요구되어지며, 이러한 진공도 유지를 위하여 각 설비부품의 진공누설 검사가 이루어진다.
일 실시예의 진공누설 검사는 도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 진공가능한 측정 챔버(11)(21)(31)(41)를 준비하고, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)를 진공시키는 진공펌프(100)를 준비하고, 상기 각 챔버(11)(21)(31)(41)와 진공펌프(100) 사이를 진공라인(101)(102)(103)(104)으로 연결한다.
각 진공라인(101)(102)(103)(104)에는 챔버(11)(21)(31)(41)와 가까운측에 제1밸브(51)61)(71)(81)를 설치하고, 진공펌프(100)와 가까운측에 제2밸브(90)를 설치한다.
또한, 각 챔버(11)(21)(31)(41)에는 교환가스를 투입할 수 있는 가스라인(200)을 설치한다.
이와 같이 검사장치를 설치한 상태에서, 진공펌프(100)를 가동한 후 제2밸브(90)를 오픈하고, 각 챔버(11)(21)(31)(41)에 피검사체를 결합시킨다. 이때 피검사체는 챔버(11)(21)(31)(41)에 기밀되게 결합되는 챔버 리드(lid)에 결합되어질 수 있다.
이어서 각 제1밸브(51)(61)(71)(81)를 오픈시키고 각 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력을 설정압으로 진공시키면서, 각 챔버(11)(21)(31)(41)에 교환가스로서 질소가스를 투입시킨다.
상기 투입되는 질소가스는 챔버(11)(21)(31)(41)내에 잔류하는 잔류가스를 원할하게 배기시킨다.
각 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력이 설정된 진공압력으로 낮아지게 되면, 각 제1밸브(51)(61)(71)(81)를 잠근다.
이와 같은 상태에서, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 제1밸브(51)(61)(71)(81) 사이의 시간당 압력변화를 검출한다. 참조번호 300은 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력상태를 나타내는 압력게이지이다.
이와 같이 측정된 압력변화량이 기준값보다 클때에는 진공이 누설되는 것으로 간주하여 불량처리한다.
한편, 밸브류의 진공누설을 검사하는 경우에는 다음과 같은 방법으로 밸브의 실링면과 밸브몸체의 누설상태를 검사할 수 있다.
먼저, 밸브의 실링면의 누설상태 검사는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 모터(430)를 가동하여 피스톤(420)을 하강시켜서 밸브(400)의 입구측(401)을 오픈시키고 출구측(402)을 닫아서, 실링면(403)에 의해서 기밀이 되도록 한다.
이와 같은 상태에서 입구측(401)을 통하여 질소가스를 투입하여 실링면(403)을 가압시키고, 진공펌프(100)를 가동하여 챔버(41)내를 설정압까지 진공시키고, 제1밸브(81)를 차단한다. 이와 같은 상태에서 챔버(81)내의 시간당 압력변화를 검출하여 압력변화량이 기준값보다 크면 불량처리한다.
이 경우 압력변화는 실링면(403)의 누설에 의해서 발생되므로 압력변화량이 기준값보다 크면 실링면(403)의 불량으로 처리한다.
또한, 밸브(400)의 몸체(410)의 누설상태 즉, 밸브몸체(410)의 용접상태에 따른 불량을 검사하기 위한 검사방법은, 도 2 및 도 4를 참조하면, 밸브(400)를 챔버(81)에 결합시키고 모터(430)를 가동하여 피스톤(420)을 상승시킨 후 밸브(400)의 입구측(401)을 차단하고 출구측(402)을 오픈시킨다.
이와 같은 상태에서 진공펌프(100)를 가동하여 챔버(41)내를 설정압까지 진공시키고, 제1밸브(81)를 차단한다. 이와 같은 상태에서 챔버(81)내의 시간당 압력변화를 검출하여 압력변화량이 기준값보다 크면 불량처리한다.
이 경우 압력변화는 밸브몸체(410)의 표면을 통하여 진공누설이 발생되므로 압력변화량이 기준값보다 크면 밸브몸체(410)의 불량으로 처리한다.
한편, 측정하고자 하는 밸브가 드로틀 밸브(throttle valve)인 경우 밸브의 개폐는 회전모터(미도시)의 작동에 의해서 개폐시키면서 상기와 같이 측정될 수 있다.
이와 같은 검사에 있어서, 각 진공라인(101)(102)(103)(104)에 설치되는 제1밸브(51)(61)(71)(81)중 일부를 차단하여 단독으로 검사를 수행할 수도 있다.
한편, 상기 검사를 실현하기에 적합한 본 고안 검사장치는 도 2를 참조하면, 진공가능하며 측정하고자 하는 피검사체가 결합되는 측정 챔버(11)(21)(31)(41)와, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)를 진공시키는 진공펌프(100)와, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 진공펌프(100) 사이를 연결하는 진공라인(101)(102)(103)(104)과, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제1밸브(51)(61)(71)(81)와, 상기 진공펌프(100)에 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제2밸브(90)와, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)에 교환가스를 공급하는 가스라인(200)과, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 상기 제1밸브(51)(61)(71)(81)사이의 압력을 측정하는 압력게이지(300)와, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 상기 제1밸브(51)(61)(71)(81) 사이의 시간당 압력변화량을 검출하는 검출부(미도시)를 구비한다.
상기 장치는 상기 진공라인(101)으로부터 분기된 복수의 각진공라인(102)(103)(104)의 단부에 진공가능한 측정 챔버(21)(31)(41)가 마련되어서, 복수의 피검사체를 동시에 진공누설 검사를 행하도록 할 수 있게 되어 있다.
상기와 같은 진공누설 검사장치는 다음과 같이 사용되어진다.
먼저, 진공펌프(100)를 가동한 후 제2밸브(90)를 오픈하고, 각 챔버(11)(21)(31)(41)에 피검사체를 결합시킨다. 이때 피검사체는 챔버(11)(21)(31)(41)에 기밀되게 결합되는 리드(lid)에 결합되어질 수 있다.
이어서 각 제1밸브(51)(61)(71)(81)를 오픈시키고 각 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력을 설정압으로 진공시키면서, 각 챔버(11)(21)(31)(41)에 교환가스로서 질소가스를 투입시킨다.
상기 투입되는 질소가스는 챔버(11)(21)(31)(41)내에 잔류하는 잔류가스를 원할하게 배기시킨다.
각 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력이 설정된 진공압력으로 낮아지게 되면, 각 제1밸브(51)(61)(71)(81)를 잠근다.
이와 같은 상태에서, 상기 챔버(11)(21)(31)(41)와 제1밸브(51)(61)(71)(81) 사이의 시간당 압력변화를 검출한다. 참조번호 300은 챔버(11)(21)(31)(41)내의 압력상태를 나타내는 압력게이지이다.
이와 같이 측정된 압력변화량이 기준값보다 클때에는 진공이 누설되는 것으로 간주하여 불량처리한다.
한편, 본 고안 검사장치에는 종래의 헬륨가스를 이용한 검사를 선택적으로 함께 사용할 수도 있다. 이 경우 제1밸브(51)(61)(71)(81)와 제2밸브(90) 사이에헬륨가스를 검출하는 검출기(500)와 제3밸브(510)를 채용하여서, 챔버(11)(21)(31)(41)와 제2밸브(90) 사이에서의 헬륨가스를 분사하여 누설을 검출할 수 있게 한다. 헬륨가스 검출기(500)를 사용하는 경우, 제2밸브(90)를 차단하고 제3밸브(510)를 오픈한후 챔버(11)(21)(31)(41)를 진공시킨 후 사용한다.
또한, 본 고안 검사장치는 상기 헬륨가스 검출기의 설치위치에 잔류질소를 검출하는 RNA(잔류질소분석기)를 채용하여서, 상기와 같은 방법으로 누설여부를 검출할 수도 있다.
상술한 바와 같은 본 고안은 본원의 정신과 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 고안 누설검사장치는 밸브등의 설비부품들을 메인설비에 장착하기 전에 진공누설 상태를 검사하여 불량여부를 판별하여 미리 조치할 수 있으므로 설비공정에서의 불량발생률을 감소하게 한다.
또한, 종래 진공누설을 감지하기 위하여 별도의 헬륨가스를 사용하였던 것과는 달리 압력변화차이를 검출함으로써 진공누설을 감지할 수 있게 하므로 비용절감에도 유리하다.

Claims (5)

  1. 진공가능하며 측정하고자 하는 피검사체가 결합되는 측정 챔버와,
    상기 챔버를 진공시키는 진공펌프와,
    상기 챔버와 진공펌프 사이를 연결하는 진공라인과,
    상기 챔버와 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제1밸브와,
    상기 진공펌프에 가까운 진공라인에 설치되어 에어의 흐름을 제어하는 제2밸브와,
    상기 챔버에 교환가스를 공급하는 가스라인과,
    상기 챔버와 상기 제1밸브사이의 압력을 측정하는 압력게이지와,
    상기 챔버와 상기 제1밸브 사이의 시간당 압력변화량을 검출하는 검출부를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 피검사체의 진공누설 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교환가스로 질소가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 피검사체의 진공누설 검사장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 피검사체는 챔버리드 또는 밸브인 것을 특징으로 하는 피검사체의 진공누설 검사장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진공라인으로부터 분기하여 복수 갈래의 진공라인이 마련되고, 상기 분기된 각 진공라인의 단부에 진공가능한 측정 챔버가 마련되어서,
    복수의 피검사체를 동시에 진공누설 검사를 행하도록 된 것을 특징으로 하는피검사체의 진공누설 검사장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1밸브와 제2밸브 사이에 제3밸브와 헬륨가스를 검출하는 검출기 또는 잔류질소를 검출하는 RNA(잔류질소분석기)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 피검사체의 진공누설 검사장치.
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