KR20200142480A - 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치 - Google Patents

다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치는, 공정 챔버의 배기관을 통해 흐르는 입자를 포집하여 입자측정장치로 전달하는 장치로서, 인접한 두 단 중 어느 한 단이 다른 단의 내부로 밀려 들어가고 밀려 나올 수 있는 다단 포집용 배관부와, 다단 포집용 배관부가 펴지는 정도를 조절하여 그 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함한다. 길이 조절부는, 다단 포집용 배관부의 가장 끝 단에 연결되는 와이어; 다단 포집용 배관부를 구성하는 각 단에 설치되어 그 단이 인접한 다른 단으로부터 밀려 나가도록 힘을 인가하는 탄성부, 및 와이어가 풀려나가는 길이를 조절하는 와이어 조절부를 포함하여 이루어진다. 입자 포집용 배관이 각 단의 중첩 구조를 통해 신축 가능하게 구성되므로, 포집용 배관의 운용을 위한 설치 공간을 크게 줄일 수 있다. 또한, 입자포집장치를 소형으로 제작하고 운용할 수 있으며, 공간 제약이 없어서, 디스플레이 공정과 같이 대구경의 진공 배기관이 운용되는 공정에도 효과적으로 적용될 수 있다.

Description

다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치{ Particle Collecting Device using Multi-Stage Piping }
본 발명은 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정 챔버의 배기관을 통해 흐르는 입자를 포집하는 배관을 다단 구조로 구성하여, 제한된 공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.
일반적으로 증착이나 식각 등 다양한 반도체와 디스플레이 관련 공정은 밀폐된 공정 챔버에서 이루어지며, 일정 수준 이상의 오염 입자가 발생하면 치명적인 제품 불량으로 이어질 수 있기 때문에, 공정 챔버는 엄격하게 제한된 조건하에 유지되어야 한다.
공정 챔버의 내부에 존재하는 입자의 개수와 크기 등 그 특성을 파악하기 위하여, 챔버에 연결된 배기관을 통과하는 입자를 측정할 수 있다.
도 1을 참조하자면, 반도체와 디스플레이 등의 분야에서 이루어지는 진공 공정에서 입자를 측정하기 위해서는, 연결 배관(21)을 사용하여 입자측정장치(20)를 진공 배기관(10)에 장착한다.
그러면, 배기관(10)과 입자측정장치(20)의 압력 차이 또는 유량 분리 등에 의해 포집된 입자의 흐름(22)이 형성될 수 있다.
배기관(10) 내에서의 입자 흐름(11)은 A(연결배관과 먼쪽), B(배기관 중앙부), C(연결배관과 가까운 쪽)로 크게 나눌 수 있지만, 입자 흐름은 개별 공정별로 매우 상이하여 모든 공정을 예측하기는 어렵다.
만일 A 위치로 입자의 흐름이 형성되면, 멀리 떨어진 연결배관(21)과의 물리적인 거리로 인하여 포집이 어려워진다. 뿐만 아니라, 진공 배기관(10)에서의 빠른 유속은 입자 포집을 더욱 어렵게 한다.
이와 같은 입자 포집의 어려움을 해결하는 방법으로서, 입자포집장치를 사용할 수 있다.
도 2를 참조하자면, 입자포집장치(30)는 포집용 배관(31)과 이를 구동하기 위한 부품 등으로 구성될 수 있으며, 연결배관(21)과 입자측정장치(20)의 사이에 추가로 설치될 수 있다.
입자포집장치(30)는 배기관(10) 내에서의 위치를 지정하여 삽입할 수 있도록 구성될 수 있으며, 입자 흐름의 위치에 맞추어, 배기관(10) 내의 A, B, C 등 적합한 위치로 이동하면서 입자를 포집할 수 있게 해준다.
그러나, 종래의 입자포집장치(30)는 포집용 배관(31) 전체를 일괄적으로 이동시키고 있기 때문에, 포집용 배관(31)이 이동하는 거리만큼 추가 길이가 필요하여, 설치 공간이 많이 요구되는 문제점이 있다.
이러한 추가 길이로 인하여 공정 장비에 설치되는 입자포집장치(30)가 결합된 입자측정장치(20)는 설치 공간에 제약을 받아, 활용도가 떨어지게 된다.
특히 디스플레이 공정처럼 400mm 이상의 진공 배기관 직경을 가지는 공정에서는 400mm 만큼 이동해야 하므로, 입자포집장치의 길이가 더욱 길어지게 된다.
이와 같이 길이가 길어지면, 구조적으로 매우 불안정하게 되어, 입자포집장치를 지지하기 위한 추가적인 부품도 필요하게 된다
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 진공 배기관 내부의 여러 지점에서 입자를 포집하면서도, 포집용 배관을 위해 필요로 하는 공간을 크게 줄일 수 있는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치는, 복수 개의 단으로 이루어지고, 인접한 두 단 중 어느 한 단이 다른 단의 내부로 밀려 들어가고 밀려 나올 수 있는 다단 포집용 배관부; 상기 다단 포집용 배관부가 수납되어 지지되고, 외부 케이스를 구성하는 하우징부; 및 상기 다단 포집용 배관부가 펴지는 정도를 조절하여, 그 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치는, 적어도 하나의 예비용 길이 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 길이 조절부는, 상기 다단 포집용 배관부의 가장 끝 단에 연결되는 와이어; 상기 다단 포집용 배관부를 구성하는 각 단에 설치되어, 그 단이 인접한 다른 단으로부터 밀려 나가도록 힘을 인가하는 탄성부; 및 상기 와이어가 풀려나가는 길이를 조절하는 와이어 조절부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 와이어 조절부는, 와이어가 감기는 와이어 수납부; 및 상기 와이어 수납부를 기어를 통해 회전시키는 모터부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 다단 포집용 배관부의 가장 외곽에 배치되는 단은 그 말단 면이 포집용 배관의 중심축과 일정 각도를 이루도록 경사지게 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 입자 포집용 배관이 각 단의 중첩 구조를 통해 신축 가능하게 구성되므로, 포집용 배관의 운용을 위한 설치 공간을 크게 줄일 수 있다.
입자포집장치를 소형으로 제작하고 운용할 수 있으며, 공간 제약이 없어서, 디스플레이 공정과 같이 대구경의 진공 배기관이 운용되는 공정에도 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 공정 챔버의 배기관에 연결되는 입자측정장치의 예,
도 2는 입자측정장치와 연동하여 설치되는 입자포집장치의 예,
도 3은 본 발명에 따른 입자포집장치의 일 실시예,
도 4는 본 발명에 따른 입자포집장치의 구체적인 실시예,
도 5는 본 발명에 따른 입자포집장치의 또 다른 실시예,
도 6은 입자 포집용 배관의 말단 면에 관한 실시예,
도 7과 8은 진공 배기관과의 배관 연결 구조에 관한 다양한 예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 입자포집장치(100)의 일 실시예를 보인 것으로서, 공정 챔버의 배기관(10)을 통해 흐르는 입자를 포집하여 입자측정장치(20)로 전달하며, 다단 포집용 배관부(110), 외부 케이스를 구성하는 하우징부(120), 및 길이 조절부(130)를 포함하여 이루어진다.
하우징부(120)는 입자포집장치(100)의 케이스를 구성하는 본체로서 다양한 구조와 형태, 재질로 이루어질 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 특히, 하우징부(120)는 다단 포집용 배관부(110)를 수납하고 지지한다.
하우징부(120)가 지지하는 다단 포집용 배관부(110)는 진공 상태가 유지되어야 하는 진공 배기관(10)과 연통하므로, 하우징부(120)의 내부는 진공 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.
다단 포집용 배관부(110)는 진공 배기관(10)의 내부와 연결되어 배기관(10)을 흐르는 입자를 포집하는 통로로서, 다 단 구조로 이루어진다.
다 단 구조란 일정 길이를 갖는 단이 복수 개 연결된 구조를 말하는 것으로서, 인접한 두 단 중 어느 한 단이 다른 단의 내부로 밀려 들어가고 밀려 나올 수 있는 구조로 구성된다.
인접한 두 단 중 어느 한 단이 다른 단의 내부로 밀려 들어가고 밀려 나올 수 있는 구조는 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 특별히 제한되지 않는다.
이때, 각 단의 연결은 인접한 두 단 중 어느 한 단이 타 단으로부터 최대한으로 밀려 나오거나 밀려들어 가더라도 서로 분리되지는 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 각 단은 배기관(10)으로부터 포집된 입자가 통과하여 입자측정장치(20)로 전달되어야 하므로, 다단 포집용 배관부(110)는 길이 방향으로 전체가 연통되는 구조를 갖는다.
길이 조절부(130)는 다단 포집용 배관부(110)가 펴지는 정도를 조절하여, 포집용 배관의 전체 길이를 조절한다.
길이 조절부(130)가 다단 포집용 배관부(110)의 펴지는 정도를 조절하는 방식은 다양하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 길이 조절부(130)는 다단 포집용 배관부(110)를 확장시키기 위하여, 자기력(magnetic force), 플렉서블 기어(flexible gear), 모터 등 다양한 구성요소를 이용하여 구현될 수 있다.
도 4는 길이 조절부(130)에 관한 구체적인 일 실시예를 보인 것으로서, 길이 조절부(130)는 와이어(131), 탄성부, 및 와이어(131)의 길이를 조절하는 와이어 조절부(133)를 포함하여 이루어질 수 있다.
탄성부(미도시)는 다단 포집용 배관부(110)를 구성하는 각 단에 설치되어, 그 단이 인접한 다른 단으로부터 밀려 나가도록 하는 힘을 인가한다.
탄성부는 다양한 소재를 이용하여 구성될 수 있다. 하나의 예로서 탄성부는 스프링을 이용하여 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
별도로 도시하지 않았지만, 스프링 등의 탄성체는 외부에 노출되지 않도록 설치되는 것이 바람직하다. 그러나, 내부식성이 강한 소재를 사용한다면, 외부에 노출된 상태로 구성될 수도 있다.
와이어(131)의 일단은 다단 포집용 배관부(110)의 가장 끝 단에 연결될 수 있다. 포집용 배관의 가장 말단에 와이어 연결부(132)를 구비하고, 이곳에 와이어(131)의 일단을 연결한 예를 나타내었지만, 와이어(131)는 다양한 방식으로 연결될 수 있는 것으로서, 특별히 한정되지 않는다.
또한, 와이어(131)의 소재도 다양하게 구성될 수 있으며, 와이어(131)는 와이어 연결부(132)에 고정적으로 설치될 수도 있지만, 탈착 가능하게 구성될 수도 있다.
와이어 조절부(133)는 와이어(131)가 풀리는 길이를 조절하는 역할을 수행한다. 즉, 탄성체로 인하여 다단 포집용 배관부(110)를 구성하는 각 단은 최대로 밀려 나간 상태를 유지하려는 힘을 받고 있으며, 와이어 조절부(133)는 와이어(131)가 풀리는 길이를 조절함으로써, 다단 포집용 배관부(110)를 구성하는 각 단이 밀려 나갈 수 있는 길이를 조절한다.
와이어 조절부(133)는 이러한 역할을 수행하기 위하여 다양하게 구성될 수 있다.
와이어 조절부(133)를 구성하는 구체적인 예로서, 와이어 조절부(133)는 와이어(131)가 감기는 와이어 수납부(133-1), 및 와이어 수납부(133-1)를 기어(미도시)를 통해 회전시키는 모터부(133-2)를 포함하여 이루어질 수 있다.
와이어 수납부(133-1)는 유연한 재질의 와이어(131)가 감길 수 있도록 구성될 수 있으며, 기어를 통해 모터의 회전축과 연결될 수 있다. 즉, 모터가 회전함에 따라 기어가 회전하고, 기어가 회전함에 따라 와이어 수납부(133-1)가 회전함으로써, 와이어(131)를 감아 들이거나 풀 수 있다.
모터부(133-2)는 와이어(131)가 풀려나가거나 감기는 길이를 필요한 정밀도로 제어할 수 있다. 예를 들어, 모터부(133-2)는 충분한 정밀도를 갖는 스텝 모터를 사용하여 구성될 수 있다.
기어의 회전수를 충분히 정밀하게 조절할 수 있다면, 기어의 회전수에 따른 와이어(131)의 선형 이동 거리를 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 입자포집장치(100)는 적어도 하나의 예비용 길이 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 반도체 공정 가스와 같은 주변 환경에 의해 길이 조절부(130)의 부품이 부식될 때를 대비하여, 예비용 길이 조절부를 하나 이상 더 포함할 수 있다.
와이어(131), 와이어 수납부(133-1), 모터부(133-2 등이 부식되어 끊어지거나 고장이 발생하면, 다단 포집용 배관부(110)를 수축시킬 수 없어 반도체 공정 장비에 문제가 생기며, 입자측정센서를 운용할 수 없다.
도 5에는 다단 포집용 배관부(110)의 중심축을 기준으로 서로 대향하는 방향에, 와이어 연결부(132-1)에 연결되는 예비용 와이어(131-1), 예비용 와이어 수납부(133-3), 및 예비용 모터부(133-4) 등을 포함하여 구성되는 예비용 길이 조절부가 하나 더 구비되는 예가 나타나 있다.
하지만, 예비용 길이 조절부는 다양하게 구성될 수 있으며, 진공을 유지하면서 다단 포집용 배관부(110)를 수축시킬 수 있는 어떠한 방식도 사용 가능하다.
도 6을 참조하자면, 다단 포집용 배관부(110)의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면은 다양한 형태로 구성될 수 있다.
배기관(10)을 흐르는 입자의 포집을 더욱 원활하게 수행하거나, 막히는 현상을 방지하기 위하여, 다단 포집용 배관부(110)의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면은, 포집용 배관의 중심축과 일정 각도를 이루도록 경사지게 구성될 수 있다.
포집용 배관의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 이루는 각도는 입자의 유입 성능에 영향을 미칠 수 있다.
도 6a는 포집용 배관의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 포집용 배관의 중심축과 직각을 이루는 예를 보인 것이고, 도 6b는 45도의 각도를 이루는 예를 보인 것이며, 도 6c는 30도의 각도를 이루는 예를 보인 것이다.
포집용 배관의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 비스듬하게 형성되면, 입자가 더 잘 유입될 수 있다.
또한, 도 6d는 포집용 배관의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 포집용 배관의 중심축과 120도의 각도를 이루는 예를 보인 것이며, 도 6e는 135도의 각도를 이루는 예를 보인 것이다.
가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 이처럼 역방향으로 비스듬하게 형성되면, 입자에 의해 막히는 현상을 방지할 수 있다.
이와 같이, 다양한 측정 환경과 목적에 따라, 포집용 배관의 가장 외곽에 배치되는 단의 말단 면이 포집용 배관의 중심축과 이루는 각도를 최적으로 형성하여 적용할 수 있다.
도 7과 8을 참조하자면, 입자포집장치(100)와 입자측정장치(20)가 공정 챔버(50)의 배기관(10)과 연결되는 방식은 다양하게 구성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 배기관(10)을 흐르는 입자가 입자포집장치(100)를 거쳐 입자측정장치(20)를 통과한 후 펌프(80)를 통해 배출되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 배기관(10)을 흐르는 입자가 입자포집장치(100)를 거쳐 입자측정장치(20)를 통과한 후, 다시 배기관(10)의 내부로 돌아가도록 구성될 수도 있다.
도 7과 8은 입자포집장치(100)와 입자측정장치(20)가 배기관(10)에 연결되는 구조의 예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 배기관(10)의 진공을 유지하면서 입자 흐름을 만들어 줄 수 있는 어떠한 방식이라도 적용이 가능하며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
10: 배기관
20: 입자측정장치
50: 공정 챔버
80: 펌프
100: 입자포집장치
110: 다단 포집용 배관부
120: 하우징부
130: 길이 조절부
131, 131-1: 와이어
132, 132-1: 와이어 연결부
133, 133-5: 와이어 조절부
133-1, 133-3: 와이어 수납부
133-2, 133-4: 모터부

Claims (5)

  1. 공정 챔버의 배기관을 통해 흐르는 입자를 포집하여 입자측정장치로 전달하는 입자포집장치로서,
    복수 개의 단으로 이루어지고, 인접한 두 단 중 어느 한 단이 다른 단의 내부로 밀려 들어가고 밀려 나올 수 있는 다단 포집용 배관부;
    상기 다단 포집용 배관부가 수납되어 지지되고, 외부 케이스를 구성하는 하우징부; 및
    상기 다단 포집용 배관부가 펴지는 정도를 조절하여, 그 길이를 조절하는 길이 조절부를 포함하는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 길이 조절부는,
    상기 다단 포집용 배관부의 가장 끝 단에 연결되는 와이어;
    상기 다단 포집용 배관부를 구성하는 각 단에 설치되어, 그 단이 인접한 다른 단으로부터 밀려 나가도록 힘을 인가하는 탄성부; 및
    상기 와이어가 풀려나가는 길이를 조절하는 와이어 조절부를 포함하는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어 조절부는,
    와이어가 감기는 와이어 수납부; 및
    상기 와이어 수납부를 기어를 통해 회전시키는 모터부를 포함하는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 예비용 길이 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다단 포집용 배관부의 가장 외곽에 배치되는 단은 그 말단 면이 포집용 배관의 중심축과 일정 각도를 이루도록 경사지게 구성된 것을 특징으로 하는, 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치.
KR1020200160037A 2020-11-25 2020-11-25 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치 KR20200142480A (ko)

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KR1020200160037A KR20200142480A (ko) 2020-11-25 2020-11-25 다단 포집 배관을 이용한 입자포집장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240056984A (ko) 2022-10-24 2024-05-02 한국표준과학연구원 크기별 불순물 동시 측정이 가능한 압력 가변형 측정 장치, 및 이를 이용한 고진공 영역에서의 불순물 측정 방법과 저진공 영역에서의 불순물 측정 방법

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KR20240056984A (ko) 2022-10-24 2024-05-02 한국표준과학연구원 크기별 불순물 동시 측정이 가능한 압력 가변형 측정 장치, 및 이를 이용한 고진공 영역에서의 불순물 측정 방법과 저진공 영역에서의 불순물 측정 방법

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