KR100858439B1

KR100858439B1 - 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프

Info

Publication number: KR100858439B1
Application number: KR1020070017099A
Authority: KR
Inventors: 남원식; 박훈희
Original assignee: (주)앤피에스
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-09-12
Also published as: KR20080077490A

Abstract

본 발명은 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 열처리하는 장비의 대표적인 예인 급속열처리장치(RTP: RAPID-THERMAL TREATMENT APPARATUS)의 열원으로써 사용되는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프의 구성을, 급속 열처리장치의 열원인 텅스텐 할로겐 램프에 있어서, 전원이 인가되도록 일단에 전원도입선이 돌출 구비되고 타단 내부에 발광부가 구비되는 석영튜브의 외주면에 실링 플랜지부가 일체 형성되도록 한다.

텅스텐 할로겐 램프, 실링 플랜지, 일체

Description

실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프{TUNGSTEN HALOGEN LAMP WHICH POSSESSED A SEALING FLANGE}

도 1 내지 도 4는 종래의 텅스텐 할로겐 램프를 도시한 도면이다.

도 5 및 도 6은 상기 텅스텐 할로겐 램프가 열처리 장치에 적용된 상태를 도시한 측단면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 8은 상기 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프가 열처리 장치에 적용된 상태를 도시한 측단면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프를 도시한 정면도 및 측면도이다.

도 10은 상기 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프가 열처리 장치에 적용된 상태를 도시한 측단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 일 실시 예의 텅스텐 할로겐 램프

101: 발광부 102: 석영튜브

103: 전원도입선 104: 실링 플랜지부

105: 하단면

110: 다른 실시 예의 텅스텐 할로겐 램프

111: 발광부 112: 석영튜브

113: 전원도입선 114: 실링 플랜지부

115: 하단면

열처리공정에 있어서 진행하는 방식은 크게 진공압력 및 대기압력에서 행하거나 대기압력보다 높은 압력에서 실시한다. 공정이 진행되는 공정 챔버의 공정분위기를 조성하기 위한 것이며 외부로부터 발생할 수 있는 미세먼지 및 불순물이 혼합된 대기 등등 이러한 것들이 공정에 미치는 영향을 서브 마이크로 공정에서는 치명적인 요소로 작용한다.

이러한 이유로 공정 챔버와 열원을 공급하는 램프 하우징 사이에는 실링 유지와 복사에너지에 대하여 투과도가 좋은 투명창을 사용하는데 상당한 온도를 견딜 수 있는 석영창을 사용하는 것이 일반적이다. 석영창의 특성으로 보면 상당히 값비싼 재질이고 사용온도 또한 매우 높으며 적외선 파장의 투과도가 뛰어나다. 단점으로는 흡수율이 낮다 보니 온도가 천천히 올라가고 천천히 냉각되는 특성이 있다. 이것은 열처리공정에서 냉각효율을 저해하는 요소로 생산성에 치명적인 요인으로 작용할 수 있다. 그리고 사용 압력에 따라 석영창의 두께를 다르게 하여 사용한다. 공정압력이 가압상태라든가 진공상태 일 때는 석영창의 두께가 두꺼워져 열원의 복사에너지 설계에 대하여 초기설계 단계부터 이러한 부분을 감안하여 열원을 설계하여야 하며 서로 다른 공정 압력에 대응하기 위하여 석영창을 교환해야 하는 번거로움이 있다.

그리고 가장 위험한 상황은 공정압력이 가압상태 라든가 진공 상황일 때 석영창이 어떠한 이유로 깨짐이 발생하여 2차 사고위험이 발생할 수 있다는 것이다. 가압 상태라면 바깥쪽으로 석영창의 파편이 날아가고 이것으로 인해서 인사사고 라든지 다른 사고를 유발할 수 있고 진공상태라면 석영창의 파편이 내부로 빨려들어가 공정챔버의 내부뿐만 아니라 사용중인 다른 부품에 대해 고장을 일으킬 수 있는 원인이 된다.

종래의 텅스텐 할로겐 램프(10, 20, 30, 40)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 현재 일반적으로 열처리장치에 사용하는 램프의 종류들로 형태별로 구분하여 막대형, 수직형, “U” 자형, 원형 등으로 나누고 램프의 구성요소를 보면 발광부(11, 21, 31, 41), 석영튜브(12, 22, 32, 42), 전원도입선(13, 23, 33, 43), 램프고정부(14, 24, 34, 44) 및 램프 고정홈(15, 25, 35, 45)으로 구성된다.

그리고 상기 텅스텐 할로겐 램프(10, 20, 30, 40) 중 수직형과 수평 막대형 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)가 구비되는 열처리 장치는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 열원인 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)와, 상기 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)를 공정챔버(60, 62)의 상단에 고정시키는 램프 하우징(50, 52)과, 그 내부에서 기판(80, 82)의 열처리가 수행되는 공정챔버(60, 62)와, 상기 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)에서의 복사 에너지의 투과 및 상기 공정챔버(60, 62) 내부와 외부와의 차폐를 시키는 석영창(70, 72) 및 상기 공정챔버(60, 62)의 내부에서 상기 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)에 의해 열처리 되는 기판(80, 82)으로 구성된다.

여기서, 상기 석영창(70, 72)의 설치시 중요 변수는 열처리 시 열에 의한 상당한 응력이 작용하는데 이것으로 인해서 장시간 사용했을 때 깨짐에 의한 손상이 발생할 수 있다. 이러한 위험 요소를 없애기 위해서 두께에 대한 안전도를 설계 치에 비해 적게는 5배에서 많게는 7배까지 감안하여 설계하여야 한다. 그리고 대면적으로 늘어날수록 더욱 사용하기 어렵다는 문제점이 있었다.

그리고 상기 텅스텐 할로겐 램프(20, 10)는 상기 램프 하우징(50, 52)에 최적의 배치를 하여 균일한 온도 제어를 할 수 있도록 구성한다. 상기 램프 하우징(50, 52)에 고정하기 위하여 램프 고정부(24, 14)와 때에 따라서 램프 고정홈(25, 15)이 필요하고 다시 램프 하우징(25, 15)에 고정할 매개 부품이 필요하다. 그리고 램프의 제작형태가 성형으로 이루어져 제작정밀도가 저하됨에 따라 조립 시에 깨짐이 발생할 수도 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 석영창이 없는 열처리 장비를 구성할 수 있는 실링 플랜지가 일체 형성된 텅스텐 할로겐 램프를 구비하여 대면적의 열처리 기판에 대응할 수 있도록 확장성을 제공하는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 급속 열처리장치의 열원인 텅스텐 할로겐 램프(이하 '램프'라 칭함)에 있어서, 전원이 인가되도록 일단에 전원도입선이 돌출 구비되고 타단 내부에 발광부가 구비되는 석영튜브의 외주면에 실링 플랜지부가 일체 형성됨으로써, 상기 램프를 램프 하우징에 고정시킬 때 상기 실링 플랜지부에 의해 실링이 가능하면서 별도의 고정구가 필요하지 않고 석영창이 없어도 진공을 유지할 수 있으며 이로 인해 상기 석영창에서 손실되는 복사에너지만큼 효율을 상승시킬 수 있고 자체 실링 구조를 채택하여 대면적 기판의 적용시에도 확장성이 뛰어나므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 상기 석영튜브는 적어도 하나 이상 배열됨으로써, 상기 석영튜브가 복수개일 경우 램프에 의해 단위 면적당 열량을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 맨홀 장치의 수문 개폐 여부에 따른 감시 시스템을 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프는 도 7에 도시된 바와 같이 발광부(101), 석영튜브(102), 전원도입선(103) 및 실링 플랜지부(104)로 구성되며, 상기 발광부(101) 및 전원도입선(103)은 종래의 그것과 동일한 구조와 기능을 하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 석영튜브(102)는 그 외주면 중간단에 실링 플랜지부(104)가 일체 형성되고 상기 실링 플랜지부(104)의 하단면(105)이 접촉하여 실링(Sealing)이 되되 이 실링 플랜지(104)에서 램프(100)의 고정이 이루어지므로 종래에서처럼 상기 램프(100)를 후술할 공정챔버(160)에 고정시키는 고정구(램프 고정부 및 램프 고정홈)가 필요하지 않다.

그리고 본 실시 예에서의 상기 석영튜브(102)는 하나가 배열된 상태를 예를 들어 설명한다.

더욱이, 상기 실링 플랜지(104)는 그 형상이 원형 또는 타원형 또는 다각형 중에서 어느 하나로 형성되며 형상의 변경 실시가 가능하되 본 실시 예에서는 원형을 채택한다.

그리고 상기 실링 플랜지(104)의 하단면(105) 또는 이 실링 플랜지(104)의 하단면(105)과 접하는 후술할 램프 하우징(154)의 상면에 오링 삽입홈이 형성될 수 있으며, 본 실시 예에서는 상기 램프 하우징(154)에 오링 삽입홈이 형성되는 것으로 예시한다.

한편, 상기 램프(100)는 수직형에 대해서만 예시하였으나, 수직형뿐만 아니 라 수평형, "U" 자 형 및 원형도 이에 접목될 수 있다.

더욱이, 상기 램프(100)가 구비되는 열처리장치는 도 8에 도시된 바와 같이 램프(100)가 위치되는 램프 하우징(150), 상기 램프 하우징(150)의 상단에 결합되어 상기 램프(100)를 고정시키는 램프 고정구(152), 상기 램프 하우징(150)의 하부에 결합되어 내부에서 기판(180)에 열처리 공정이 수행되는 공정챔버(160)로 이루어진다.

상기 램프 하우징(150)은 상기 램프(100)의 발광부(101)가 삽입될 수 있도록 설정 간격의 홀이 형성되고 상기 홀의 상면 둘레에 이 램프(100)의 하단면(105)과 접촉하여 기밀을 유지할 수 있도록 오링(O-Ring: 154))이 삽입되는 오링 삽입홈이 형성되며 상기 홀의 사이마다 냉각을 위한 냉각유로(150a)가 형성된다.

즉, 상기 냉각유로(150a)는 각각의 램프(100)를 기밀이 유지되도록 고정하는 램프 하우징(150)의 온도상승을 억제하고 실링 부위가 냉각될 수 있도록 구비한다.

상기 램프 고정구(152)는 상기 램프(100)가 홀에 위치된 상태에서 이 램프(100)의 실링 플랜지(104)를 가압하여 견고하게 고정시키는 기능을 하며, 상기 홀과 수직선상 위치에 홀이 관통 형성된다.

상기 공정챔버(160)는 상기 램프 하우징(150)의 저면에 위치되며 내부에 열처리 공정을 수행할 기판(180)이 반입되고 수행한 기판(180)이 반출되며, 이 램프 하우징(150)과의 접촉 면에 챔버 오링(162)이 삽입된 삽입홈이 형성되어 상기 챔버 오링(162)에 의해 기밀 유지가 가능하다.

그러므로 본 실시 예에서의 램프(100)는 그 하단면(105)과 상기 램프 하우징(150)의 상면과의 접촉 면에 개재된 오링(154)과 상기 램프 고정구(152)에 의해 가압하여 실링을 유지할 수 있도록 하면서 램프(100)를 고정하는 역할도 수행한다. 이렇게 조립된 램프 하우징(150)을 공정챔버(160)에 조립하고 챔버오링(162)에 의해서 실링이 유지된다.

그리고 각각의 램프(100)는 상기 램프 하우징(150)에 냉각유로(150a)를 구비하여 램프 하우징(150)의 온도상승을 억제하고 실링 부위가 냉각될 수 있도록 구비한다.

결국, 종래의 석영창을 본원발명에서 제거함으로써 기판(180)과 램프 하우징(150)과의 거리를 가깝게 할 수 있고 그로 인해 석영창을 구비했을 때보다 열적 효율과 제어효율을 높일 수 있고 진공을 유지할 수 있으며 자체 실링 구조를 채택하여 대면적 기판의 적용시에도 확장성이 뛰어난 이점이 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프는 도 9에 도시된 바와 같이 발광부(111), 석영튜브(112), 전원도입선(113) 및 실링 플랜지부(114)로 구성되며, 앞선 실시 예에서 발광부(101), 석영튜브(102) 및 전원도입선(13)이 복수개인 2개씩 배열된 상태로 구성된다.

상기 석영튜브(112)를 복수개 구비할 경우 상기 실링 플랜지부(114)의 형상이 타원형으로 형성되며 나머지 구성요소인 발광부(111), 전원도입선(113)은 앞선 실시 예의 그것과 동일하다.

더욱이, 상기 실링 플랜지(114)는 그 형상이 원형 또는 타원형 또는 다각형 중에서 어느 하나로 형성되며 형상의 변경 실시가 가능하되 본 실시 예에서는 타원형을 채택한다.

한편, 상기 램프(110)는 수직형에 대해서만 예시하였으나, 수직형뿐만 아니라 수평형, "U" 자 형 및 원형도 이에 접목될 수 있다.

더욱이, 상기 램프(110)가 구비되는 열처리장치는 도 10에 도시된 바와 같이 램프(110)가 위치되는 램프 하우징(250), 상기 램프 하우징(250)의 상단에 결합되어 상기 램프(110)를 고정시키는 램프 고정구(252), 상기 램프 하우징(250)의 하부에 결합되어 내부에서 기판(280)에 열처리 공정이 수행되는 공정챔버(260)로 이루어진다.

여기서, 앞선 실시 예에서의 램프(100)를 제외한 나머지 구성요소가 본 실시 예와 동일하며, 본 실시 예의 램프(110)는 상기 발광부(111), 석영튜브(112) 및 전원도입선(113)이 복수개로 배열되고 그 석영튜브(112)의 중간단 외주면에 타원 형상의 실링 플랜지(114)가 일체 형성된다.

결국, 앞선 실시 예에서와 같이 석영창을 구비하지 않으면서 복수개의 램프(110)를 연결한 실링 플랜지(114)를 구비한 경우 단일 램프 실링 구조보다 동일단면적에서 더 많은 램프 수를 배열할 수 있다는 장점이 있어 에너지 밀도를 높게 할 수 있다.

여기서, 설명하지 않은 부호 250a는 냉각유로이고, 254는 오링이며 262는 챔버 오링이다.

이와 같은 본 발명의 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프는 열처리 공정을 수행하는 여러 공정에서 사용할 수 있으며 값비싼 석영창을 구비하지 않아도 기밀유지를 하면서 램프 효율을 높일 수 있고 대면적으로 확장하여도 자체 실링 구조로 되어 있어 확장성이 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims

급속 열처리장치의 열원인 텅스텐 할로겐 램프에 있어서,

전원이 인가되도록 일단에 전원도입선이 돌출 구비되고 타단 내부에 발광부가 구비되는 석영튜브의 외주면에 실링 플랜지부가 일체 형성되는 것을 특징으로 하는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프.
제 1항에 있어서,

상기 발광부, 석영튜브 및 전원도입선은 적어도 하나 이상 결합된 상태로 배열되는 것을 특징으로 하는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프.
제 2항에 있어서,

상기 실링 플랜지부는 원형, 타원형 및 다각형 중 선택되는 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프.
제 3항에 있어서,

상기 실링 플랜지와, 이와 접하는 램프 하우징의 접촉면 중 어느 한 면에 오 링 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 실링 플랜지를 구비한 텅스텐 할로겐 램프.