KR101522576B1 - 광소결 공정을 위한 백색광 조사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 파장 및 주파수를 가지는 백색광을 조사할 수 있으며, 조사되는 백색광을 실시간으로 센싱하여 정확하고 다양한 공정을 구현할 수 있는 백색광 조사장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 백색광 조사장치는, 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부; 상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진광으로 만드는 광 가이드부; 상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트; 상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 광센서부;를 포함한다.

Description

광소결 공정을 위한 백색광 조사장치{THE APPARATUS FOR LIGHTING WHITE LIGHT}

본 발명은 백색광 조사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 파장 및 주파수를 가지는 백색광을 조사할 수 있으며, 조사되는 백색광을 실시간으로 센싱하여 정확하고 다양한 광소결 공정을 구현할 수 있는 백색광 조사장치에 관한 것이다.

현대 산업을 이끌고 있는 반도체, 디스플레이, 태양전지, 엘이디 등의 산업 분야에서는 유리 기판 또는 실리콘 기판 등의 표면에 매우 미세한 전자 패턴을 형성하고 이를 이용하여 다양한 기능을 구현하는 구조를 가진다.

그런데 최근에는 이러한 산업 분야에서 전자 패턴을 딱딱하고 무거운 유리 기판 등에 형성하는 것이 아니라 가볍고 휘어질 수 있는 폴리머 또는 플라스틱 기판 또는 종이 등에 형성하는 방향으로 전환할 필요성이 강하게 대두되고 있으며, 이를 실현하고자하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.

이렇게 플렉시블(flexible)한 기판 또는 종이 등에 전자 패턴을 형성하는 방법으로는 기판 상에 패턴을 인쇄방법으로 형성한 후에, 이를 소결하여 전자 패턴을 형성하는 방법이 제시되고 있다. 이렇게 저온에서 전자패턴을 소결하면서도 대면적 기판에 적용할 수 있는 기술로 백색광이 사용제안되고 있다.

또한 백색광을 조사하여 특정한 피처리물을 신속 정확하게 건조하는 등의 분야에서도 백색광 조사장치가 사용제안되고 있다. 따라서 다양한 분야에 사용될 수 있는 백색광 조사장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다양한 파장 및 주파수를 가지는 백색광을 조사할 수 있으며, 조사되는 백색광을 실시간으로 센싱하여 정확한 공정을 구현할 수 있는 백색광 조사장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백색광 조사장치는, 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부; 상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진광으로 만드는 광 가이드부; 상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트; 상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 광센서부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 광 가이드부는, 단면 형상이 긴 직사각형 형상을 가지며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 전반사시켜 직진광으로 만드는 광유도체; 상기 광유도체의 입사면에 각각 형성되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광에서 특정 파장의 빛은 통과시키고, 다른 파장의 빛은 반사하는 필터막; 상기 광유도체의 출사면에 형성되며, 상기 광유도체를 통과한 빛이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지막;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 광 가이드부에는, 다수개의 광유도체가 구비되고, 상기 다수개의 광유도체에는 각각 다른 파장의 빛을 통과시키는 필터막이 구비되며, 상기 다수개의 광 유도체를 상기 백색광 조사부의 출사면에 도킹시키는 도킹부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 광센서부는, 상기 처리 플레이트의 하면에 설치되는 센싱 플레이트; 상기 센싱 플레이트 상면에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 광센서; 및 상기 센싱 플레이트를 상하 좌우 방향으로 이동시키는 플레이트 이동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 광센서부는 상기 처리 플레이트 중 상기 피조사물이 안착되는 부분을 회피하여 상기 처리 플레이트의 외곽에 설치되는 광센서인 것이 바람직하다.

본 발명의 백색광 조사장치에 의하면 다양한 파장 및 주파수를 가지는 백색광을 조사할 수 있으며, 조사되는 백색광을 실시간으로 센싱하여 정확한 공정을 구현할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 백색광 조사장치에 구비되는 광 가이드부는 반도체체, 플렉서블 인쇄회로기판, 에너지, 이차전지, 연료전지, 커패시터, 수처리 분리막 및 특수 분리막 처리에 적합한 에너지 레벨을 가진 백색광을 선택적으로 통과시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 조사 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 조사장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 가이드부의 작동 상태를 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 상세하게 설명한다.

< 실시예 1 >

본 실시예에 따른 백색광 조사장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 백색광 조사부(110), 광 가이드부(120), 처리 플레이트(130) 및 광센서부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 백색광 조사부(110)는 백색광을 발생시켜 기판 방향인 하측 방향으로 조사하는 구성요소이다. 상기 백색광 조사부(110)는 백색광을 조사할 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 예를 들어 제논 플래쉬 램프로 구성될 수 있다. 여기에서 상기 제논 플래쉬 램프(Xenon Flash Lamp, 112)는 기판 표면으로 극단파 백색광을 출력하고, 상기 극단파 백색광의 조사를 통하여 상기 피처리 기판(S)에 도포되어 있는 미세금속입자 또는 전구체를 소결하는 등의 기능을 수행한다. 본 실시예에서 사용되는 제논 플래쉬 램프(112)는 밀리세컨트(ms) 이하의 짧은 주기로 100J 이상의 고에너지를 인가할 수 있는 램프가 적합하다

상기 제논 플래쉬 램프(112)는 도 1에 도시된 바와 같이, 램프 하우징(114) 내부에 설치되며, 상기 램프 하우징(114)의 내면은 상기 제논 플래쉬 램프(112)에서 방사되는 백색광을 완전하게 하측 방향으로 출사하기 위하여 완전 거울면을 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 제논 플래쉬 램프(112)와 램프 하우징(114) 사이에는 초순수(DI Water, 116)가 채워진 상태로 순환하여 상기 제논 플래쉬 램프(112)를 냉각하여 최적의 작동상태를 유지하도록 한다.

또한 상기 백색광 조사부(110)에는 전원부(도면에 미도시)와 축전부(도면에 미도시)가 더 구비된다. 상기 전원부는 전압 및 전류를 발생하며, 발생된 전압 및 전류를 상기 제논 플래쉬 램프(112)로 전달한다. 또한 상기 축전부는 전하를 집적하여 저장하며, 상기 제논 플래쉬 램프(112)의 양 전극 사이에 스파크가 발생하는 경우, 저장한 상기 전하를 상기 제논 플래쉬 램프(112)로 전달한다.

따라서 상기 전원부로부터 전압 및 전류가 상기 제논 플래쉬 램프(112)에 입력되면 상기 축전부로부터 집적된 전하를 인가받아 상기 제논 플래쉬 램프(112) 내에서 아크 플라즈마가 생성된다. 그러면 상기 제논 플래쉬 램프(112)에서 상기 피처리 기판 표면으로 극단파 백색광이 출력되는 것이다.

다음으로 상기 광 가이드부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 백색광 조사부(110) 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부(110)에서 조사되는 백색광을 직진 면광원으로 만드는 구성요소이다. 즉, 상기 광 가이드부(120)는 상기 백색광 조사부(110)에 의하여 하측으로 조사되는 백색광을 일정한 길이와 면적을 가지는 면광원으로 만들되, 모든 면에 대하여 균일하게 광이 조사되도록 가이드하는 것이다.

이를 위하여 본 실시예에서 상기 광 가이드부(120)는 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 광유도체(122), 필터막(124), 반사방지막(126)이 구비되는 것이 바람직하다. 먼저 상기 광유도체(122)는, 단면 형상이 긴 직사각형 형상을 가지며, 상기 백색광 조사부(110)에서 조사되는 백색광을 전반사시켜 직진광으로 만드는 구성요소이다. 구체적으로 상기 광유도체(112)는 석영 또는 유리로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 광유도체(122)의 입사면에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 백색광 조사부(110)에서 조사되는 백색광에서 특정 파장의 빛은 통과시키고, 다른 파장의 빛은 반사하는 필터막(124)이 구비된다. 즉, 상기 필터막(124)에 의하여 상기 백색광 조사부(110)에서 조사되는 여러 파장의 백색광 중에서 특정 파장의 빛만을 선택적으로 하측으로 조사할 수 있는 것이다. 처리되는 공정에 따라 요구되는 빛의 파장이 다를 수 있으며, 본 실시예에 따른 백색광 조사장치(100)는 다양한 파장의 빛을 선택적으로 조사하여 하나의 장비로 다양한 공정을 수행할 수 있는 호환성을 확보할 수 있는 것이다.

한편 본 실시예에서 상기 광유도체(122)는 하나가 구비될 수도 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 광유도체(122a, 122b, 122c)가 나란하게 구비될 수도 있다. 이렇게 다수개의 광유도체가 나란하게 구비되는 경우에는 각 광유도체의 입사면에 형성되는 필터막(124a, 124b, 124c)에 의하여 통과되는 빛의 파장은 서로 상보적으로 이루지는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 3개의 광유도체가 구비되는 경우에는, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 빛의 파장을 3 영역으로 나눈 후, 각 영역을 나누어서 각 광유도체가 통과시킬 수 있도록 상기 광유도체의 입사면에 각 필터막을 형성하는 것이다.

또한 이렇게 다수개의 광유도체(122)가 나란하게 구비되는 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 광 유도체(122)를 상기 백색광 조사부(110)의 출사면에 도킹시키는 도킹부(128)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 도킹부(128)는 다수개의 광유도체(122) 중 특정한 광유도체가 제어부에 의하여 선택되면, 그 광유도체를 상기 백색광 조사부(110) 하측으로 수평 이동시킨 후, 상기 광유도체를 백색광 조사부(110) 하측에 밀착되도록 상승시켜 상기 백색광 조사부에서 조사되는 빛이 외부로 손실되는 것을 방지하면서 하측으로 조사되도록 하는 것이다.

다음으로 상기 반사 방지막(126)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광유도체(122)의 출사면에 형성되며, 상기 광유도체(122)를 통과한 빛이 반사되는 것을 방지하는 구성요소이다. 상기 광유도체를 통과한 빛은 굴절율이 다른 두 매질을 통과하면서 일부가 반사되는데, 이를 방지하여 광유도체를 통과한 모든 빛이 하측으로 조사되도록 하는 것이다.

다음으로 상기 처리 플레이트(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광 가이드부(120)의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부(120)에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물(S)을 지지하는 구성요소이다. 상기 처리 플레이트(130)는 피조사물(S)을 상면에 지지한 상태에서 수평 방향 또는 상하 방향으로 이동할 수 있는 구조를 가지는 것이 피조사물(S)의 로딩 또는 언로딩 그리고 처리 조건 형성에 적합하므로 바람직하다.

다음으로 상기 광센서부(140)는, 상기 광 가이드부(120)의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부(120)에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 구성요소이다. 상기 광유도체(122)를 통과하여 조사되는 빛이 정확하게 제어되어 조사되는지 여부를 센싱하여 공정에 차질이 발생하지 않도록 제어하기 위하여 상기 광센서부가 구비되는 것이다.

본 실시예에서 상기 광센서부(140)는 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 센싱 플레이트(142), 광센서(144), 플레이트 이동부(146)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 센싱 플레이트(142)는, 상기 처리 플레이트(130)의 하측에 설치되며, 후술하는 광센서(144)가 설치되는 공간을 제공한다. 그리고 상기 광센서(144)는, 상기 센싱 플레이트(142) 상면에 설치되며, 상기 광 가이드부(120)에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 구성요소이다. 또한 상기 광센서(144)는 측정된 데이터를 제어부에 유선 또는 무선 통신을 이용하여 전달할 수 있다.

다음으로 상기 플레이트 이동부(146)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 센싱 플레이트(142)를 상하 좌우 방향으로 이동시키는 구성요소이다. 상기 플레이트 이동부(146)는 상기 광센서(144)를 상기 피조사물(S)이 공정 진행 중에 배치되는 위치와 동일한 위치에서 광을 센싱하기 위하여, 상기 광센서(144)를 수평 또는 수직 방향으로 이동시키는 것이다. 즉, 공정 중에는 상기 처리 플레이트(130) 하측으로 퇴피하여 대기하다가 공정 수행 전에 피처리물(S)이 배치되는 위치로 이동하여 광의 여러가지 특성들을 센싱하는 것이다.

한편 본 실시예에서 상기 광센서부(140)는, 상기 처리 플레이트(130) 중 상기 피조사물(S)이 안착되는 부분을 회피하여 상기 처리 플레이트(130)의 외곽에 설치되는 광센서로 구성될 수도 있다. 이 경우에는 다수개의 광센서가 일정 간격 이격되어 설치될 수 있으며, 피처리물에 대한 처리 공정이 진행되는 중에도 조사되는 빛의 특성을 센싱하여 실시간 대응할 수 있는 장점이 있다.

< 실시예 2 >

본 실시예에 따른 백색광 조사장치(200)도 실시예 1의 그것과 마찬가지로 백색광 조사부(210), 광 가이드부(220), 처리 플레이트 및 광센서부를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서 상기 백색광 조사부, 처리 플레이트 및 광센서부는 실시예 1의 그것들과 실질적으로 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.

단, 본 실시예에 따른 백색광 조사장치(200)에서 상기 광 가이드부(220)가 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 그것과 상이한 구성을 가지므로 이에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 상기 광 가이드부(220)는 다수개의 광 유도체를 구비하되, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 광 유도체(222)가 상기 백색광 조사부(210)를 중심으로 방사형으로 배치되는 구조를 가진다.

그리고 상기 다수개의 광 유도체(222)는 도킹부(228)에 의하여 회전 구동 및 수직 구동을 하도록 설치된다. 즉, 상기 도킹부(228)에 결합되어 있는 다수개의 광 유도체(222) 중에서 선택되는 하나의 광 유도체에 대하여 상기 도킹부(228)가 회전하면서 상기 백색광 조사부(210)의 하측에 배치되도록 회전 구동하는 것이다. 이 상태에서 상기 도킹부(228)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 광 유도체(222a)를 상기 백색광 조사부(210) 방향으로 이동시키고 밀착시켜서 공정이 진행되도록 하는 것이다.

이때 상기 각 광 유도체(222)의 입사면에는 필터막(224)이 형성되고, 출사면에는 반사 방지막(226)이 각각 형성된다. 그리고 상기 각 광 유도체의 입사면에 형성되는 각 필터막(224)은 실시예 1의 그것들과 마찬가지로 서로 다른 파장의 빛을 통과하도록 서로 상보적으로 형성되는 것이 바람직하다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 조사장치
110 : 백색광 조사부 120 : 광 가이드부
130 : 처리 플레이트 140 : 광센서부
200 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 조사장치
210 : 백색광 조사부 220 : 광 가이드부
S : 피처리물

Claims (6)

1. 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부;
   상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진 면광원으로 만드는 광 가이드부;
   상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트;
   상기 광 가이드부의 하측에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 광센서부;를 포함하며,
   상기 광 가이드부는,
   종단면 형상이 긴 직사각형 형상을 가지며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 전반사시켜 직진광으로 만드는 광유도체;
   상기 광유도체의 입사면에 각각 형성되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광에서 특정 파장의 빛은 통과시키고, 다른 파장의 빛은 반사하는 필터막;
   상기 광유도체의 출사면에 형성되며, 상기 광유도체를 통과한 빛이 반사되는 것을 방지하는 반사 방지막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 광 가이드부에는,
   다수개의 광유도체가 구비되고, 상기 다수개의 광유도체에는 각각 다른 파장의 빛을 통과시키는 필터막이 구비되며,
   상기 다수개의 광 유도체를 상기 백색광 조사부의 출사면에 도킹시키는 도킹부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광센서부는,
   상기 처리 플레이트의 하면에 설치되는 센싱 플레이트;
   상기 센싱 플레이트 상면에 설치되며, 상기 광 가이드부에 의하여 조사되는 직진광의 세기, 파장, 주파수를 측정하는 광센서;
   상기 센싱 플레이트를 상하 좌우 방향으로 이동시키는 플레이트 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광센서부는,
   상기 처리 플레이트 중 상기 피조사물이 안착되는 부분을 회피하여 상기 처리 플레이트의 외곽에 설치되는 광센서인 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
6. 삭제

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