KR20200061982A

KR20200061982A - 광학 측정 장치, 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치

Info

Publication number: KR20200061982A
Application number: KR1020180147885A
Authority: KR
Inventors: 조해연
Original assignee: 조해연
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-03
Also published as: WO2020111430A1

Abstract

본 발명은 광학 측정 장치, 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치는, 광원; 몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부; 및 상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부;를 포함하고, 상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

Description

광학 측정 장치, 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치{Optical measurement apparatus, chemical supply equipment comprising optical measurement apparatus and processing equipment comprising optical measurement apparatus using chemical}

본 발명은 광학 측정 장치, 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치에 관한 것이다.

물질은 물질 자체의 조성, 외부의 압력 및 온도 등에 의해 그 상태가 변하며, 이러한 상태의 변화는 굴절률 등의 변화를 가져온다. 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 입사하는 경우 상기 빛이 입사하는 각도가 일정한 크기 이상이 되면 전반사가 일어나며, 이 때의 입사각을 임계각이라고 한다. 이와 같이 임계각의 변화를 측정함으로써 물질의 상태를 측정할 수 있다.

선행기술문헌인 일본 특허공개공보 제1998-123048호는 측정대상 물질인 액체임계시료에 입사되는 빛의 임계각의 변화를 이용하여 대상 시료를 분석하는 기술을 개시한다. 상기 선행기술문헌은 광원인 LED에서 방출된 빛이 거울에 반사된 후 시료의 표면으로 이동하고, 상기 빛 중에서 임계각 이상의 입사각으로 입사된 빛이 전반사되어 광검출기로 이동하는 센서 구조를 개시한다.

상기 선행기술문헌에서 LED에서 방출된 빛은 광검출기와 동일한 면에 배치되어 프리즘 내에서 이동하여 광검출기로 입사된다. 이러한 구조의 경우, 시료의 표면에서 전반사된 빛뿐 아니라, LED에서 방출되어 거울에 반사된 빛 및 프리즘의 각 표면에서 반사된 빛 등이 광검출기에서 검출될 수 있다. 이러한 빛은 노이즈에 해당하여 제거되어야 하지만 전반사된 빛보다 빛의 세기가 강하기 때문에 전반사에 의한 임계각의 미세한 변화를 감지하기 어려운 문제점이 있다.

일본 특허공개공보 제1998-123048호

본 발명은 광검출기에서 검출되는 신호의 노이즈를 제거할 수 있고, 분해능(resolution)이 향상된 광학 측정 장치, 상기 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 상기 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 미세 패턴 공정에 적용하기 위한 반도체용 초정밀 화학물질 공급 장치 및 공정 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치는, 광원; 몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부; 및 상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부;를 포함하고, 상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

상기 투과부에서 방출된 빛이 상기 검출부로 이동하는 경로가 형성되는 광학부를 더 포함할 수 있다.

상기 투과부는 상기 제2 면으로부터 몸체 내부 방향으로 함몰된 함몰부를 포함하고, 상기 입사면은 상기 함몰부 및 몸체의 경계면일 수 있다.

상기 입사면은 상기 몸체의 외부면 중 상기 제1 면 및 제2 면을 연결하는 면일 수 있다.

본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질 공급 장치는, 액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 화학물질을 상기 저장부의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부; 및 상기 배관부를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치를 포함한다. 상기 광학 측정 장치는, 광원, 몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부, 및 상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부,를 포함하고, 상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질을 이용하는 공정 장치는, 액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부; 상기 저장부에 저장된 화학물질을 상기 저장부의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부; 상기 배관부를 통해 공급된 화학물질을 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부; 및 상기 배관부를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치를 포함한다. 상기 광학 측정 장치는, 광원, 몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부, 및 상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부,를 포함하고, 상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치, 상기 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질 공급 장치 및 상기 광학 측정 장치를 포함하는 화학물질을 이용하는 공정 장치는, 광검출기에서 검출되는 신호의 노이즈를 제거할 수 있고, 향상된 분해능(resolution)을 갖는다.

또한, 물질의 표면에 임계각 이상의 입사각으로 입사되는 빛의 양을 늘릴 수 있고, 광검출기에서 검출되는 전반사된 빛의 양을 늘릴 수 있어 분해능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 AA' 단면도이다.
도 3은 도 2에서 빛의 경로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부를 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 BB' 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부를 도시한 것이다.
도 7은 도 6의 CC' 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부를 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 DD' 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부를 도시한 것이다.
도 11은 도 10의 EE' 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질 공급 장치를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질을 이용하는 공정 장치를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 AA' 단면도이고, 도 3은 도 2에서 빛의 경로를 도시한 것이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치(100)는, 광원(110); 몸체(121), 상기 몸체(121)의 외부면 중 하나인 제1 면(122), 상기 제1 면(122)에 대향하는 제2 면(123), 상기 광원(110)에서 방출된 빛이 상기 몸체(121)의 내부로 입사하는 입사면(124), 상기 제1 면(122) 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면(123) 상에 배치되고 상기 몸체(121)로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부(120); 및 상기 투과부(120)에서 방출된 빛을 수광하는 검출부(130);를 포함하고, 상기 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

도 3을 참조하면, 광원(110)에서 방출된 빛은 투과부(120)로 입사되고, 입사되는 각도에 따라 시료의 표면에서 전반사되어 검출부(130)로 이동하거나(a), 시료 내부로 굴절되어 이동한다(b). 이 경우, 전반사되어 검출부(130)에서 검출되는 빛의 입사각 θ는 임계각 또는 그 보다 큰 각이다.

광원(110)은 시료의 표면에서 적어도 일부가 전반사하여 검출부(130)로 수용될 수 있는 빛을 방출하는 것이다. 상기 광원(110)에서 방출하는 빛의 파장, 세기 및 진폭 등은 특별히 한정하지 않는다. 상기 광원(110)을 선정함에 있어서, 상기 광원(110)에서 방출하는 빛의 파장은 검출부(130)에서 검출이 용이한 파장의 범위에 해당하는 것을 선정하는 것이 바람직하다. 상기 빛의 파장은 일반적으로 가시광선 영역대의 것일 수 있으나, 자외선 및 적외선 영역의 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원(110)은 레이저일 수 있다. 상기 광원(110)에서 방출하는 빛의 세기는 상기 검출부(130)에서 검출할 수 있을 정도면 충분하며 특별히 제한되지 않는다.

상기 광원(110)은 광학부(140), 검출부(130)의 일부 및 거울(170)을 둘러싸는 케이스(190)의 외부에 배치될 수 있다. 이와 같이 상기 광원(110)이 케이스(190) 내부에 배치되지 않음으로써 전반사에 의한 빛 이외의 빛이 검출부(130)에서 검출되는 것을 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 상기 광원(110)은 투과부(120)의 상부면인 제2 면(123) 중에서 케이스(190)의 외부 영역에 배치된 부분으로 빛을 방출하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 상기 광원(110)에서 방출된 빛은 시료의 표면에서 전반사된 빛이 검출부(130)에서 검출되도록 상기 전반사된 빛이 이동하는 경로를 제공할 수 있다. 또한, 전반사되지 않은 빛이 검출부(130)로 이동하는 경로를 케이스(190) 및 검출부(130)의 셀이 배치되지 않은 면을 통해 차단할 수 있다.

투과부(120)는 광원(110)에서 방출된 빛이 투과하여 시료의 표면으로 이동하는 경로를 제공한다. 이 때, 상기 투과부(120)의 굴절률 및 시료의 굴절률의 차이로 인하여 상기 시료의 표면에서 전반사가 발생하게 된다. 시료의 표면으로 입사된 빛 중에서 입사각이 임계각보다 큰 빛은 전반사되고, 입사각이 임계각보다 작은 빛은 시료 내부로 굴절되어 입사된다. 상기 투과부(120)는 빛의 적어도 일부가 투과할 수 있도록 투과성을 가진 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 투과부(120)의 굴절률은 측정 대상이 되는 시료의 굴절률 보다 큰 것일 수 있다. 상기 투과부(120)는 에폭시, 아크릴, 유리, 쿼츠 및 사파이어 글라스 등의 재료를 포함할 수 있다. 상기 투과부(120)는 측정 대상이 되는 시료의 굴절률을 고려하여 선택될 수 있다. 시료가 물 또는 유기 용액인 경우에는 일반적으로 굴절률이 1.3 내지 1.4의 범위에 해당하므로, 투과부(120)는 이보다 굴절률이 높은 물질인 에폭시, 아크릴, 유리, 쿼츠 및 사파이어 글라스 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다.

상기 투과부(120)는 빛이 지나가는 경로를 제공하는 몸체(121), 상기 몸체(121)의 외부면 중 하나인 제1 면(122), 상기 제1 면(122)에 대향하는 제2 면(123), 상기 광원(110)에서 방출된 빛이 상기 몸체(121)의 내부로 입사하는 입사면(124), 상기 제1 면(122) 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면(123) 상에 배치되고 상기 몸체(121)로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면을 포함한다. 도 2를 참조하면, 투과부(120)는 실링부(180) 및 덮개부(160) 사이에 배치되어 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 투과부(120)의 제1 면(122) 중 적어도 일부는 시료와 접촉하지 않을 수 있다. 도 3을 참조하면, 방출면은 전반사된 빛이 방출하는 면으로, 시료의 상태가 변함에 따라 그 위치가 변경될 수 있다.

검출부(130)는 빛의 상태를 검출하는 기능을 수행한다. 상기 검출부(130)는 빛의 강도, 파장 및 진폭 중 어느 하나를 측정할 수 있으며, 바람직하게는 빛의 강도를 측정하는 것일 수 있다. 상기 검출부(130)는 적어도 하나의 셀을 포함하는 포토다이오드(Photodiode)를 포함할 수 있으며, 복수의 포토다이오드가 정렬하여 배치된 포토다이오드어레이(Photodiode array) 또는 CCD(Charge Coupled Device) 소자를 포함할 수 있다. 상기 검출부(130)의 포토다이오드, 포토다이오드어레이 및 CCD 소자에서 검출된 빛의 특성을 연산함으로써 시료 표면의 임계각의 크기가 변하는 정도를 알 수 있고, 이를 통해 시료의 상태가 변함을 알 수 있다.

광학부(140)는 투과부(120)의 방출면에서 방출된 빛이 검출부(130)로 이동하는 경로를 제공한다. 상기 광학부(140)는 빛이 안정적으로 이동하도록 하기 위해 투과성 재료로 형성된 것일 수 있으며, 다면체 형상의 프리즘일 수 있다. 상기 광학부(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 6면체일 수 있으나, 빛의 경로를 고려하여 다양한 형태로 설계될 수 있다. 상기 광학부(140)는 투과부(120)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 투과부(120)와 마주하는 경계면에서 전반사가 발생하여 빛이 시료 내부로 반사되는 것을 방지하기 위해, 상기 광학부(140)는 상기 투과부(120)의 굴절률 보다 굴절률이 작은 재료로 형성된 것일 수 있다. 일 예로, 상기 투과부(120)의 재료가 사파이어 글라스(굴절률 1.76 내지 1.77)인 경우에 상기 광학부(140)의 재료는 에폭시(1.5 내지 1.6)일 수 있다.

상기 광학부(140)의 일 면에는 거울(170)이 배치될 수 있다. 상기 거울(170)은 투과부(120)에서 방출된 빛을 반사하여 검출부(130)로 향하도록 하는 역학을 수행할 수 있다. 이와 같이 광학부(140)의 일 면에 거울(170)을 배치함으로써 빛의 경로를 증가시킬 수 있게 되고, 검출부(130)에서 검출되는 빛의 분해능을 향상할 수 있다.

측정 블록(150)은 외부로부터 시료가 유입되는 유입구(151), 상기 시료를 측정하는 장소인 담지부(152) 및 상기 시료를 외부로 배출하는 배출구(153)를 포함할 수 있다. 이를 통해 광학 측정 장치(100)를 화학 물질이 연속적으로 이동하는 배관의 사이에 배치할 수 있다. 상기 담지부(152)의 일 면은 투과부(120)의 접촉면에 접촉하도록 배치되어 담지부(152)에 담지된 시료가 상기 투과부(120)의 접촉면에 접촉하도록 할 수 있다. 상기 담지부(152)는 측정이 안정적으로 이루어지도록 시료의 유속 및 담지되는 시료의 양을 고려하여 다양한 형을 가질 수 있다. 상기 담지부(152)는 시료의 측정 정확도를 향상시키기 위해 유입구(151) 및 배출구(153)에 비하여 넓은 단면적을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 광학 측정 장치(100)를 화학 물질을 연속적으로 공급하거나 사용하는 공정 장치에 적용하여 화학 물질의 상태를 측정하는 경우, 화학 물질의 이상여부를 실시간으로 연속적으로 측정할 수 있다. 이를 통해 화학 물질의 이상에 따른 공정 사고 발생을 방지할 수 있다. 상기 측정 블록(150)의 재료는 테프론 등의 고분자 물질일 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.

덮개부(160)는 투과부(120)의 제2 면(123)의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있으며, 상기 투과부(120)를 고정하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 덮개부(160)는 고온의 시료의 상태를 측정하는 경우, 광학 측정 장치(100)의 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해 상기 덮개부(160)는 제1 면(122)이 시료와 접촉하는 투과부(120)와 적어도 일부가 접하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 투과부(120)의 열이 광학부(140)로 이동하는 양 보다 덮개부(160)로 이동하는 양이 많도록 하기 위해, 상기 덮개부(160) 재료의 열전도도는 상기 광학부(140) 재료의 열전도도보다 높을 수 있다. 일 예로, 상기 덮개부(160)는 테프론으로 형성된 것일 수 있으며, 상기 광학부(140)는 테프론보다 열전도도가 낮은 에폭시로 이루진 것일 수 있다. 상기 덮개부(160)는 접착제 또는 볼트를 통해 측정 블록(150)에 고정됨으로써 투과부(120)를 고정할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 실링부(180)를 배치하는 대신 접착제를 이용하여 투과부(120)를 측정 블록(150)에 고정할 수 있다. 또는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 실링부(180)를 이용하여 투과부(120)를 고정할 수 있다. 이와 같이 실링부(180)를 이용함으로써 고온의 시료를 측정하는 경우 접착제가 분리되는 문제를 해결할 수 있으며, 측정 블록(150)의 변형 또는 오염에 따른 유지 및 보수가 필요한 경우 손쉽게 교체할 수 있다. 일반적으로 투과부(120)는 고가이므로 측정 블록(150)으로부터 투과부(120)를 분리함으로써 유지비용을 감소시킬 수 있다.

상기 실링부(180)는 측정 블록(150) 내부의 시료가 투과부(120) 및 측정 블록(150)의 사이로 새어 나오는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 상기 실링부(180)는 투과부(120) 및 측정 블록(150)의 사이에 배치될 수 있으며, 안정적으로 실링 기능을 수행하기 위해 탄성을 가진 재료로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 실링부(180)는 측정 블록(150)과 동일한 재료로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 투과부(120)의 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다. 이를 통해, 투과부(120)에 입사되어 시료의 표면으로 이동하는 빛 중에서 임계각의 크기 이상의 입사각을 갖는 빛의 양이 증가할 수 있다. 임계각의 크기 이상의 입사각을 갖는 빛의 양이 증가하면 전반사되어 검출부(130)로 이동하는 빛의 양이 증가하므로, 노이즈의 영향이 상대적으로 감소하게 되어 분해능이 증가할 수 있다. 또한, 시료의 상태 변화에 따른 전반사된 빛의 입사위치 변화를 민감하게 검출할 수 있기 때문에 분해능이 증가할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 11을 통해 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부(120)의 실시 예를 살펴본다.

도 4는 본 발명의 실시 예를 따르는 투과부(120)를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 BB' 단면도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 투과부(120)를 도시한 것이고, 도 7은 도 6의 CC' 단면도이다. 도 4 내지 도 7을 참조하면, 입사면(124)은 상기 몸체(121)의 외부면 중 상기 제1 면(122) 및 제2 면(123)을 연결하는 면일 수 있다. 또한, 상기 입사면(124)은 도 4 및 도 5와 같이 제1 면(122)에 수직한 방향에 대하여 경사진 면일 수 있으며, 도 6 및 도 7과 같이 제1 면(122)에 수직한 면일 수 있다. 도 5에서, 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리인 D1은, 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리인 D2에 비하여 작음을 알 수 있다. 입사면(124)의 중심부란, 도 5와 같이 투과부(120)를 단면에서 봤을 때 광원(110)의 빛이 입사되는 영역의 면적을 기준으로 중심이 되는 부분을 의미할 수 있다. 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리는, 투과부(120)를 단면에서 봤을 때 입사면(124)의 중심부에서부터 제1 면(122)에 대하여 수직방향으로 연장한 선이 상기 제1 면(122)과 만나는 지점까지의 길이일 수 있다. 마찬가지로, 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리는 방출면의 어느 한 지점에서 제1 면(122)에 대하여 수직방향으로 연장한 선이 상기 제1 면(122)과 만나는 지점까지의 길이일 수 있다. 상기 방출면은 제2 면(123) 상에 있으므로, 상기 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리는 투과부(120)의 제1 면(122) 및 제2 면(123) 사이의 거리에 해당할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 투과부(120)를 도시한 것이고, 도 9는 도 8의 DD' 단면도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 투과부(120)는 상기 제2 면(123)으로부터 몸체(121) 내부 방향으로 함몰된 함몰부를 포함하고, 상기 입사면(124)은 상기 함몰부 및 몸체(121)의 경계면일 수 있다. 이 경우, 광원(110)은 적어도 일부가 상기 함몰부 내로 삽입되어 배치될 수 있다. 상기 함몰부는 도 8에 도시된 바와 같이, 사각 기둥 형상일 수 있으나, 제조의 편의를 위해 돔 형상 또는 원기둥 형상일 수 있다. 상기 함몰부는 드릴을 이용하여 투과부(120)의 제2 면(123)을 연마함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 상기 입사면(124)은 곡면을 가질 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 투과부(120)를 도시한 것이고, 도 11은 도 10의 EE' 단면도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 투과부(120)는 계단과 같은 형상을 가질 수 있다. 도 11에서, 광원(110)은 입사면(124)의 좌측 아래면 상에 배치될 수 있으며, 광원(110)에서 방출된 빛은 광원(110)의 우측에 위치한 입사면(124)을 통해 투과부(120) 내부로 입사될 수 있다. 이 때, 광원(110)의 하단부는 테플론 테이프 등으로 빛의 투과를 차단할 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질 공급 장치(10)를 도시한 것이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질 공급 장치(10)는, 액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부(11); 상기 저장부(11)에 저장된 화학물질을 상기 저장부(11)의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부(12); 및 상기 배관부(12)를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치(100)를 포함한다. 상기 광학 측정 장치(100)는, 광원(110), 몸체(121), 상기 몸체(121)의 외부면 중 하나인 제1 면(122), 상기 제1 면(122)에 대향하는 제2 면(123), 상기 광원(110)에서 방출된 빛이 상기 몸체(121)의 내부로 입사하는 입사면(124), 상기 제1 면(122) 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면(123) 상에 배치되고 상기 몸체(121)로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부(120), 및 상기 투과부(120)에서 방출된 빛을 수광하는 검출부(130),를 포함하고, 상기 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

상기 광학 측정 장치(100)는 앞서 설명한 것과 동일한 것일 수 있다. 상기 광학 측정 장치(100)는 배관부(12)의 중간에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 광학 측정 장치(100)의 측정 블록(150)의 유입구(151) 및 배출구(153)에 상기 배관부(12)가 연결될 수 있다. 이 경우, 배관부(12)를 통해 이동하는 화학 물질의 상태를 실시간으로 연속적으로 측정할 수 있다.

상기 화학 물질은 액체, 기체 또는 슬러리일 수 있다. 저장부(11)는 상기 화학 물질을 담지하여 보관하는 역할을 수행하며, 필요에 따라 배관부(12)를 통해 화학 물질을 방출하는 역할을 수행할 수 있다.

일 예에서, 화학물질 공급 장치(10)는 반도체 제조 공정 중 세정 공정(cleaning process)에서 세정액을 세정 장치로 공급하는 것일 수 있다. 상기 세정액은 불소 수용액, SC-1 수용액, 과산화수소 수용액, 황산 수용액 등일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 다른 실시 예에서, 화학물질 공급 장치(10)는 반도체 제조 공정 중 CMP 공정(chemical mechanical planarization process)에서 연마액인 슬러리를 CMP 장치로 공급하는 것일 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질을 이용하는 공정 장치(1000)를 도시한 것이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 화학물질을 이용하는 공정 장치(1000)는, 액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부(1100); 상기 저장부(1100)에 저장된 화학물질을 상기 저장부(1100)의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부(1200); 상기 배관부(1200)를 통해 공급된 화학물질을 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부(1300); 및 상기 배관부(1200)를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치(100)를 포함한다. 상기 광학 측정 장치(100)는, 광원(110), 몸체(121), 상기 몸체(121)의 외부면 중 하나인 제1 면(122), 상기 제1 면(122)에 대향하는 제2 면(123), 상기 광원(110)에서 방출된 빛이 상기 몸체(121)의 내부로 입사하는 입사면(124), 상기 제1 면(122) 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면(123) 상에 배치되고 상기 몸체(121)로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부(120), 및 상기 투과부(120)에서 방출된 빛을 수광하는 검출부(130),를 포함하고, 상기 입사면(124)의 중심부 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면(122) 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족한다.

상기 광학 측정 장치(100)는 앞서 설명한 것과 동일한 것일 수 있다. 상기 광학 측정 장치(100)는 배관부(1200)의 중간에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 광학 측정 장치(100)의 측정 블록(150)의 유입구(151) 및 배출구(153)에 상기 배관부(1200)가 연결될 수 있다. 이 경우, 배관부(1200)를 통해 이동하는 화학 물질의 상태를 실시간으로 연속적으로 측정할 수 있다.

상기 화학 물질은 액체, 기체 또는 슬러리일 수 있다. 저장부(1100)는 상기 화학 물질을 담지하여 보관하는 역할을 수행하며, 필요에 따라 배관부(1200)를 통해 화학 물질을 방출하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 공정부(1300)는 배관부(1200)를 통해 공급된 화학 물질을 이용하여 소정을 공정을 진행하는 구성이다. 일 예로, 화학물질을 이용하는 공정 장치(1000)는 반도체 제조 장치 중 세정 장치일 수 있으며, 상기 공정부(1300)는 웨이퍼에 세정액을 공급하여 웨이퍼 세정을 수행하는 챔버일 수 있다. 상기 세정액은 불소 수용액, SC-1 수용액, 과산화수소 수용액, 황산 수용액 등일 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 다른 실시 예에서, 화학물질을 이용하는 공정 장치(1000)는 CMP 장치일 수 있으며, 상기 공정부(1300)는 웨이퍼에 연마액인 슬러리를 공급하여 웨이퍼를 연마하는 챔버일 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100: 광학 측정 장치
110: 광원
120: 투과부
121: 몸체
122: 제1 면
123: 제2 면
124: 입사면
130: 검출부
140: 광학부
150: 측정블록
151: 유입구
152: 담지부
153: 배출구
160: 덮개부
170: 거울
180: 실링부
190: 케이스
10: 화학물질 공급 장치
11: 저장부
12: 배관부
1000: 화학물질을 이용하는 공정 장치
1100: 저장부
1200: 배관부
1300: 공정부

Claims

광원;
몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부; 및
상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부;를 포함하고,
상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족하는,
광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 투과부에서 방출된 빛이 상기 검출부로 이동하는 경로가 형성되는 광학부를 더 포함하는 광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 투과부는 상기 제2 면으로부터 몸체 내부 방향으로 함몰된 함몰부를 포함하고,
상기 입사면은 상기 함몰부 및 몸체의 경계면인,
광학 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 입사면은 상기 몸체의 외부면 중 상기 제1 면 및 제2 면을 연결하는 면인,
광학 측정 장치.
액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 화학물질을 상기 저장부의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부; 및
상기 배관부를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치를 포함하고,
상기 광학 측정 장치는,
광원,
몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부, 및
상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부,를 포함하고,
상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족하는,
화학물질 공급 장치.
액체 또는 기체 상태의 화학물질을 저장하는 저장부;
상기 저장부에 저장된 화학물질을 상기 저장부의 외부로 공급하는 통로를 제공하는 배관부;
상기 배관부를 통해 공급된 화학물질을 이용하여 소정의 공정을 수행하는 공정부; 및
상기 배관부를 통해 공급되는 화학물질과 접촉하고, 상기 화학물질의 표면에서의 임계각을 측정하는 광학 측정 장치를 포함하고,
상기 광학 측정 장치는,
광원,
몸체, 상기 몸체의 외부면 중 하나인 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면, 상기 광원에서 방출된 빛이 상기 몸체의 내부로 입사하는 입사면, 상기 제1 면 상에 배치되고 상기 시료와 접촉하는 접촉면, 및 상기 제2 면 상에 배치되고 상기 몸체로 입사된 빛이 외부로 방출되는 방출면,을 포함하는 투과부, 및
상기 투과부에서 방출된 빛을 수광하는 검출부,를 포함하고,
상기 입사면의 중심부 및 제1 면 사이의 최단 거리 D1, 및 상기 방출면 및 제1 면 사이의 최단 거리 D2는, D1 < D2을 만족하는,
화학물질을 이용하는 공정 장치.