KR101401704B1 - 자외선 조사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 램프 냉각을 위해 필요로 하는 질소량을 적게 할 수 있는 구조를 구비한 자외선 조사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 자외선을 방사하는 유전체 배리어 방전 램프(21)와, 유전체 배리어 방전 램프를 수용하는 기밀성 램프 하우스(13)와, 램프 하우스에 질소 기체를 공급하는 질소 유입구(18)와, 램프 하우스의 덮개(12)를 구성하는 저압 단자 블록(17)과, 당해 저압 단자 블록(17)으로부터 램프 하우스 내로 돌출하는 외부 전극 블록(16)으로 이루어지고, 또한 외부 전극 블록(16)에는 유전체 배리어 방전 램프의 상반부의 형상과 일치하는 오목 홈(22)이 형성되어 있다. 외부 전극 블록(16)은 그 오목 홈이 유전체 배리어 방전 램프의 상반부 외주면에 밀착하는 도전성 부재로 구성되고, 전극을 구성하는 동시에 냉각재를 겸하고 있는 것을 특징으로 한다.
질소 유입구, 유전체 배리어 방전 램프, 방열 블록, 방열 핀
Description
본 발명은 자외선 조사 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 기판 등의 회로 기판을 드라이 세정할 때에 유전체 배리어 방전 램프를 사용한 자외선 조사 장치가 채용되어 있다. 이 유전체 배리어 방전 램프는 엑시머 생성 가스를 봉입한 석영 글래스관으로 구성되는 엑시머 램프이다. 그리고 이 엑시머 램프에 고주파 전압을 인가함으로써 석영 글래스관 내의 엑시머 생성 가스를 엑시머 상태로 하여 파장 172 ㎚의 단파장의 자외선을 방사시킬 수 있다. 이 파장 172 ㎚의 자외선을 대기 분위기 중에서 회로 기판과 같은 피조사물에 조사함으로써, 대기 중의 산소가 분해되어 활성 산소를 생성하고, 결합이 절단된 유기 화합물이 활성 산소와 반응하여 탄산 가스(CO2)나 물(H2O) 등을 생성하여 유기 화합물의 제거가 용이해진다. 이로 인해, 유전체 배리어 방전 램프는 상기 회로 기판 등의 피조사물을 드라이 세정하는 광 세정 장치에 활용되고 있다.
이 유전체 배리어 방전 램프를 자외선원으로 하는 자외선 조사 장치는 일본 특허 출원 공개 제2001-23579호 공보(특허문헌 1)에 의해 알려져 있다. 광 세정에 사용되고 있는 유전체 배리어 방전 램프가 발광하는 172 ㎚ 파장의 자외선은 산소에 의해 크게 감쇠되고 있다. 그로 인해, 종래의 자외선 조사 장치에서는, 조사 창재(照射窓材)를 이용하여 램프 하우스측과 피조사물측의 공간을 개별화하고, 램프 하우스 내에서는 질소 퍼지 또는 질소 플로우를 행하여 산소에 의한 자외선 감쇠를 억제하고 있다. 또한, 대기 분위기인 피조사물과 조사창 사이는 자외선의 산소 감쇠를 저감시키기 위해 예를 들어 3 ㎜ 이하의 매우 가까운 거리로 설정하여 자외선 조사하도록 하고 있다. 또한, 램프 하우스측에서는, 도입하는 질소에 의해 유전체 배리어 방전 램프를 냉각하는 구조로도 하고 있다.
그러나, 종래의 자외선 조사 장치에서는, 램프 하우스에 도입하는 질소에 의해 유전체 배리어 방전 램프를 냉각하는 구조로 하고 있었으므로, 유전체 배리어 방전 램프를 장시간 점등시키고, 또한 안정된 조도를 얻기 위해 램프 온도를 대략 일정 온도로 유지시킬 필요가 있고, 그를 위해서는 대량의 질소를 필요로 하는 문제점이 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2001-23579호 공보
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 램프를 냉각하기 위해 필요로 하는 질소의 양을 적게 할 수 있는 구조를 구비한 자외선 조사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 자외선을 방사하는 유전체 배리어 방전 램프와, 상기 유전체 배리어 방전 램프를 수용하고 상기 유전체 배리어 방전 램프의 방사하는 자외선을 창부로부터 외부로 투과 방출시키는 기밀성 램프 하우스와, 상기 램프 하우스의 일측면을 구성하는 덮개부와, 이 덮개부의 일부를 형성하는 동시에, 상기 램프 하우스 내에 돌출되고 이 돌출부의 일측면에 상기 유전체 배리어 방전 램프의 상반부의 형상과 일치하는 오목 홈이 형성된 블록 형상의 외부 전극과, 상기 램프 하우스 내에 질소 기체를 공급하거나 배출하도록 상기 램프 하우스에 설치된 질소 유입구 및 질소 유출구를 포함하고, 상기 덮개부의 일부를 형성하는 외부 전극의 일측면부는 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치를 특징으로 한다.
본 발명의 자외선 조사 장치에 따르면, 램프 하우스 덮개부의 일부를 외부 전극 구성 부재로 구성하고, 이 외부 전극 구성 부재의 램프 하우스 내에 돌출되는 외부 전극의 오목부에 유전체 배리어 방전 램프의, 상반부의 외주면을 밀착시키고, 램프 하우스의 일측면에 있어서 외부 전극 구성 부재에 고전압을 인가함으로써, 이 도전성의 외부 전극 구성 부재를 통해 유전체 배리어 방전 램프의 외면과 내부 전극 사이에 고전압을 인가하여 유전체 배리어 방전 램프를 점등시킬 수 있다.
이와 같은 구조의 자외선 조사 장치에 있어서는, 유전체 배리어 방전 램프의 장시간 점등시에 발생하는 열에 대해서는, 램프 하우스의 덮개부를 구성하는 외부 전극 구성 부재로부터 외기에 직접적으로 방열시킬 수 있고, 질소 유입구로부터 램프 하우스 내에 공급되는 질소에 의한 냉각과 함께 유전체 배리어 방전 램프를 효과적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 질소에 의해서만 유전체 배리어 방전 램프를 냉각하는 경우보다도 질소 사용량을 적게 할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)는, 도1, 도2에 도시한 바와 같이 상면이 개방되는 하우징(11)과 덮개(12)로 구성되는 램프 하우스(13)를 구비하고 있다. 이 램프 하우스(13)의 하면은 대략 전면에 걸쳐서 조사창이 되고, 그 조사창 부분에 자외선 투과용 창재(14)가 삽입되어 있다.
램프 하우스(13)의 덮개(12)는 양 사이드의 측 부재(15)와, 냉각재겸 외부 전극 구성 부재를 구성하는 외부 전극 블록(16) 및 저압 단자 블록(17)으로 구성되어 있다. 한쪽의 저압 단자 블록(17)에는 질소 유입구(18)와 저압 단자대(19)가 설치되고, 다른 쪽 저압 단자 블록(17)에는 질소 유출구(20)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 램프 하우스(13)는 2개의 유전체 배리어 방전 램프(21)를 수용하고, 각각에 1개의 외부 전극 블록(16)이 구비되어 있다. 이 외부 전극 블록(16)은 유전체 배리어 방전 램프(21)의 상반부 외주면과 밀착하도록 하면에 오목 홈(22)이 형성되어 있다. 유전체 배리어 방전 램프(21)에 밀착하는 외부 전극 블록(16)은 열전도 특성이 우수한 도전재로서 알루미늄 혹은 스테인레스재를 이용한다. 또한 저압 단자 블록(17)에 대해서도 도전성과 함께 열전도 특성이 우수한 알루미늄 혹은 스테인레스재를 이용하는 것이 바람직하다.
유전체 배리어 방전 램프(21)는 종래 같은 구성이며, 석영 유리와 같은 자외선 투과성의 재료로 형성된 가늘고 긴 램프관의 중심축 위치에 내부 전극이 설치되어 있다. 또한, 램프관의 내부에는 엑시머 생성 가스를 봉입하고, 내부 전극의 일단부를 리드(24)에 의해 외부로 인출하고, 리드(24)에 고압 단자부(25)를 접속한 구성이다. 리드(24)는 절연 피복 튜브(27)로 피복되어 있다. 이 유전체 배리어 방전 램프(21)의 양단부에 있어서는, 상면측이 반원 형상의 오목부가 형성된 보유 지지구(26)를 하측으로부터 탄성적으로 맞대고, 외부 전극 블록(16)의 양단부에 각각 체결 부착한다. 이 결과, 유전체 배리어 방전 램프(21)는 외부 전극 블록(16)의 오목 홈(22)에 상반부 외주면이 밀착한 상태로 보유 지지되어 있다.
도1에 도시한 자외선 조사 장치(1)를 조립하기 위해서는, 도2에 도시한 바와 같이 덮개(12)를 조립하고, 이것을 하우징(11) 상면에 설치한다. 또한, 덮개(12)는 2개의 외부 전극 블록(16)에 각각 유전체 배리어 방전 램프(21)를 보유 지지구(26)로 체결 부착하고, 이 외부 전극 블록(16)의 길이 방향의 양단부에 저압 단자 블록(17)을 조립 부착하고, 또한 양 사이드에 측 부재(15)를 배치하여 이들을 적소에 설치되어 있는 나사로 체결 부착함으로써 일체물로서 조립하고 있다.
상기 구성의 자외선 조사 장치(1)는 저압 단자 블록(17)의 저압 단자대(19)에 전원의 저압측을 접속하고, 하우징(11) 측면의 고압 단자부(25)에 전원의 고압측을 접속하여 고주파 고전압을 인가한다. 이 전기적인 접속에 의해, 도전재로 이루어지는 저압 단자 블록(17)과 외부 전극 블록(16)을 통해 유전체 배리어 방전 램 프(21)의 상반부의 외면에 고전압이 인가되고, 내부 전극과의 사이에서 유전체 배리어 방전을 발생하여 유전체 배리어 방전 램프(21)를 방전 점등시킨다. 그리고 질소 공급을 위해 질소 유입구(18)에 질소 공급 장치를 접속하고, 램프 하우스(13) 내에 질소 플로우를 형성하여 유전체 배리어 방전 램프(21)가 방사하는 파장 172 ㎚의 자외선이 산소에 의해 감쇠하지 않는 환경으로 유지한다. 이렇게 하여, 유전체 배리어 방전 램프(21)가 방사하는 자외선을, 창재(14)를 투과시켜 조사창의 하방에 근접하여 놓이는 피조사물에 조사시킨다.
유전체 배리어 방전 램프(21)가 장시간 점등에 의해 발하는 열에 대해서는, 질소 플로우에 의해 일부를 냉각한다. 동시에, 열전도 특성이 좋은 외부 전극 블록(16)의 외면이 직접적으로 외기와 접촉하고 있으므로, 유전체 배리어 방전 램프(21)로부터의 열을 외기에 방열하여 냉각한다. 이에 의해, 종래와 같이 유전체 배리어 방전 램프(21)가 발하는 열을 질소 플로우로 냉각하는 경우에 의해서도 질소 플로우에 냉각 때문에 가해지는 부담을 적게 할 수 있고, 그만큼 냉각에 필요했었던 질소 사용량을 삭감할 수 있어 운전 비용을 저감시킬 수 있다.
(제2 실시 형태)
도3은 본 발명의 제2 실시 형태의 자외선 조사 장치(1A)를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1A)는, 도1, 도2에 도시한 제1 실시 형태의 자외선 조사 장치(1)에 대해 램프 하우스(13)의 덮개(12)의 일부를 형성하는 외부 전극 블록(16)의 외면측에 히트 싱크 구조의 방열 블록(31)을 밀착하여 설치한 것을 특징으로 한다. 방열 블록(31)은 예를 들어 방열용 실리콘 부재로 이루어지는 접착 제(도면의 사선부)에 의해 외부 전극 블록(16)의 외면측에 고정된다.
또한, 도3에 도시한 제2 실시 형태에 있어서, 도1, 도2에 도시한 제1 실시 형태와 공통되는 구성 요소에 대해서는 공통 부호를 부여하여 나타내고 있고, 방열 블록(31)의 채용 이외의 부분은 제1 실시 형태와 공통이다.
본 실시 형태에 따르면, 램프 하우스(13)의 덮개(12)의 외면측에 방열 블록(31)을 밀착하여 설치함으로써, 유전체 배리어 방전 램프(21)가 발하는 열을 외부 전극 블록(16)으로부터 방열 블록(31)에 열전도시켜 방열할 수 있고, 냉각재를 겸하는 외부 전극 구성 부재에 의해 그 일부가 구성되는, 덮개(12)에 의한 냉각 성능을 한층 더 높일 수 있다.
(제3 실시 형태)
도4, 도5는 본 발명의 제3 실시 형태의 자외선 조사 장치(1B)를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1B)는, 도1, 도2에 도시한 제1 실시 형태에 대해, 덮개(12)를 구성하는 램프 개수만큼 준비되어 있는 외부 전극 블록(16A)의 각각을 히트 싱크 구조로 한 것을 특징으로 한다. 즉, 외부 전극 블록(16A)의 하면에는 유전체 배리어 방전 램프(21)의 상반부 외주면과 밀착하도록 오목 홈(22)을 형성하고, 이 외부 전극 블록(16A)의 상면측에 방열 핀(41)을 형성하고 있다. 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 유전체 배리어 방전 램프(21)에 밀착하는 외부 전극 블록(16A)은 열전도 특성이 우수한 도전재로서 알루미늄 혹은 스테인레스재를 이용하고 있다. 또한, 도4, 도5에 도시한 제3 실시 형태에 있어서, 도1, 도2에 도시한 제1 실시 형태와 공통되는 구성 요소에 대해서는 공통 부호를 부여하여 나타 내고 있고, 외부 전극 블록(16A) 이외의 부분은 제1 실시 형태와 공통이다.
본 실시 형태에 있어서는 또한 도5에 도시한 바와 같이 램프 개수와 같은 수만큼 병설되는 외부 전극 블록(16A)의 방열 핀(41)의 한 상면에 대해 공기를 통류시키는 공기 덕트(42)가 설치된다. 이 공기 덕트(42)는 전체적으로 상자형으로 형성되어 있고, 그 일측면에는 급기구(43)가 설치되고, 그 상면에는 배기구(44)가 설치되어 있다. 이 공기 덕트(42)에 따르면, 급기구(43)로부터 공기를 공기 덕트(42)에 유입시키고, 배기구(44)로부터 배기함으로써, 유전체 배리어 방전 램프(21)의 직접 열전도에 의한 방열 성능을 보다 높이고 있다. 또한, 공기 덕트(42) 대신에, 방열 핀(41)에 공기를 불어대기 위한 냉각 팬을 설치하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 따르면, 램프 하우스(13)의 덮개(12)를 구성하는 외부 전극 블록(16A)의 외면측에 방열 핀(41)을 일체로 형성함으로써, 유전체 배리어 방전 램프(21)가 발하는 열을 외부 전극 블록(16A)의 방열 핀(41)으로부터 효과적으로 방열할 수 있고, 냉각재겸 외부 전극 구성 부재를 구성하는 덮개(12)에 의한 냉각 성능을 한층 더 높일 수 있다. 또한, 공기 덕트(42)를 설치함으로써 냉각 성능을 더욱 높일 수 있다.
또한, 공기 덕트(42) 혹은 냉각 팬은 제1, 제2 실시 형태에 있어서도 채용할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서 공기 덕트(42) 혹은 냉각 팬은 필요에 따라서 설치할 수 있는 것이며, 냉각 성능상 필요로 하지 않을 경우에는 생략할 수도 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에 있어서, 덮개(12)를 구성하는 복수체의 외부 전극 블록(16 또는 16A)과 저압 단자 블록(17)은 일체 가공물이라도 좋다.
(제4 실시 형태)
도6 내지 도8은 본 발명의 제4 실시 형태의 자외선 조사 장치(1C)를 도시하고 있다. 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1C)는 도5에 도시한 제3 실시 형태에 대해 램프 하우스(13) 내의 냉각용 질소 가스의 흐름을 균일화하는 수단을 마련한 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 이 실시 형태에 있어서는, 도6, 도7에 도시한 바와 같이 램프 하우스(13) 내의 질소 유입구(18)의 근방, 및 질소 유출구(20)의 근방 위치에, 도8에 도시하는 다수의 펀칭 구멍(51)이 형성된 펀칭 메탈(52)이 설치되어 있다. 이 펀칭 메탈(52)은 질소 유입구(18)로부터 램프 하우스(13) 내에 도입된 질소 가스가 펀칭 메탈(52)의 다수의 펀칭 구멍(51)을 통과함으로써, 또한 펀칭 메탈(52)을 통과한 질소 가스가 펀칭 메탈(52)을 통과하여 질소 유출구(20)로부터 램프 하우스(13)의 외부로 배출됨으로써, 냉각용 질소 가스의 흐름이 램프 하우스(13) 내에 있어서 그 흐름에 대해 수직인 단면 내에서 균일하게 확산시키는, 가스 확산 부재로서 작용한다. 이 펀칭 메탈(52)은 적어도 질소 유입구(18)측에 설치해 두면 질소 가스 확산이 가능하지만, 질소 유입구(18), 질소 유출구(20)의 양쪽에 설치해 둠으로써 질소 확산을 보다 한층 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 자외선 조사 장치(1C)에 있어서는, 질소 유입구(18), 질소 유출구(20)는 램프 하우스(13)의 대향하는 측면에 설치되어 있는 점에 있어서, 제3 실시 형태와는 다르다. 또한, 램프 하우스(13)의 덮개(12)를 구성하는 저압 단자 블록(17)에는, 저압 단자(27)와 함께, 고압 단자판(25A)을 통해 고압 단자부(25)가 설치되어 있는 점도 제3 실시 형태와는 다르다. 그러나, 질소 유입구(18), 질소 유출구(20), 혹은 고압 단자부(25), 저압 단자(27)의 배치는 반드시 이와 같이 할 필요는 없고, 제3 실시 형태와 같은 배치로 하는 것도 가능하다.
이 실시 형태에 있어서는, 램프 하우스(13) 내의 질소의 흐름이 펀칭 메탈(52)에 의해 확산되어 램프 하우스(13) 내에서 균일하게 확산되면서 질소 유출구(20)의 방향으로 흐르게 된다. 따라서, 램프 하우스(13) 내의 산소 농도 분포도 균일해져, 유전체 배리어 방전 램프(21)로부터 출사한 자외선이 창재(14)에 도달하기까지 감쇠하는 정도가 램프 축 방향으로 균일해진다. 이 결과적으로 본 자외선 조사 장치(1C)의 창재(14)로부터 피조사물(W)에 출사하는 자외선의 조도 분포가 축 방향으로 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 자외선 조사 장치의 단면도.
도2는 상기 제1 실시 형태의 자외선 조사 장치의 분해 사시도.
도3은 본 발명의 제2 실시 형태의 자외선 조사 장치의 단면도.
도4는 본 발명의 제3 실시 형태의 자외선 조사 장치의 단면도.
도5는 상기 제3 실시 형태의 자외선 조사 장치의 분해 사시도.
도6은 본 발명의 제4 실시 형태의 자외선 조사 장치의 분해 사시도.
도7은 본 발명의 제4 실시 형태의 자외선 조사 장치의 단면도.
도8은 상기 제4 실시 형태에 이용하는 부품의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1A, 1B : 자외선 조사 장치
11 : 하우징
12 : 덮개
13 : 램프 하우스
14 : 창재
16, 16A : 외부 전극 블록
17 : 저압 단자 블록
21 : 유전체 배리어 방전 램프
22 : 오목 홈
31 : 방열 블록
41 : 방열 핀
51 : 펀칭 구멍
52 : 펀칭 메탈
Claims (7)
- 자외선을 방사하는 유전체 배리어 방전 램프와, 상기 유전체 배리어 방전 램프를 수용하고 상기 유전체 배리어 방전 램프의 방사하는 자외선을 창부로부터 외부로 투과 방출시키는 기밀성 램프 하우스와, 상기 램프 하우스의 일측면을 구성하는 덮개부와, 이 덮개부의 일부를 형성하는 동시에, 상기 램프 하우스 내에 돌출되고 이 돌출부의 일측면에 상기 유전체 배리어 방전 램프의 상반부의 형상과 일치하는 오목 홈이 형성된 블록 형상의 외부 전극과, 상기 램프 하우스 내에 질소 기체를 공급하거나 배출하도록 상기 램프 하우스에 설치된 질소 유입구 및 질소 유출구를 포함하고, 상기 덮개부의 일부를 형성하는 외부 전극의 일측면부는 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 외부 전극의 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 일측면에는 방열 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 외부 전극의 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 일측면에는 급기구 및 이 급기구로부터 유입된 공기를 배기하는 배기구를 갖고, 상기 방열 부재를 덮도록 배치된 공기 덕트를 설치한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 외부 전극의 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 일측면에는 방열 핀을 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 외부 전극의 상기 램프 하우스의 외부에 노출되어 있는 일측면에는 급기구 및 이 급기구로부터 유입한 공기를 배기하는 배기구를 갖고, 상기 방열 핀을 덮도록 배치된 공기 덕트를 설치한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 램프 하우스에 있어서의 상기 질소 유입구 및 상기 질소 유출구 중 적어도 한쪽에 대향하는 부위의 상기 램프 하우스 내에 설치된 가스 확산 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 가스 확산 부재는 펀칭 메탈인 것을 특징으로 하는 자외선 조사 장치.
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