KR101526937B1

KR101526937B1 - 광소결 공정을 위한 백색광 조사장치

Info

Publication number: KR101526937B1
Application number: KR1020130154117A
Authority: KR
Inventors: 이철원
Original assignee: (주)유니버셜스탠다드테크놀러지
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-10

Abstract

본 발명은 다수개의 램프를 병렬로 설치하고 이를 균일하게 확산하거나 집광하여 넓은 면적의 백색광 또는 고에너지의 백색광을 조사할 수 있으며, 다양한 형태로 펄스로 백색광 조사할 수 있어서, 대면적 기판에 대하여 다양한 광소결 공정을 구현할 수 있는 백색광 조사장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 백색광 조사장치는, 다수개의 백색광 램프가 병렬로 배치되며, 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부; 상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진 면광원으로 변환하는 광 변환부; 상기 광 변환부의 하측에 설치되며, 상기 광 변환부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트; 상기 백색광 램프에서 조사되는 백색광의 펄스를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

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

본 발명은 백색광 조사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 램프를 병렬로 설치하고 이를 균일하게 확산하거나 집광하여 넓은 면적의 백색광 또는 고에너지의 백색광을 조사할 수 있으며, 다양한 형태로 펄스로 백색광 조사할 수 있어서, 대면적 기판에 대하여 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 다수개의 램프를 병렬로 설치하고 이를 균일하게 확산하거나 집광하여 넓은 면적의 백색광 또는 고에너지의 백색광을 조사할 수 있으며, 다양한 형태로 펄스로 백색광 조사할 수 있어서, 대면적 기판에 대하여 다양한 광소결 공정을 구현할 수 있는 백색광 조사장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 백색광 조사장치는, 다수개의 백색광 램프가 병렬로 배치되며, 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부; 상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진 면광원으로 변환하는 광 변환부; 상기 광 변환부의 하측에 설치되며, 상기 광 변환부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트; 상기 백색광 램프에서 조사되는 백색광의 펄스를 제어하는 제어부;를 포함한다.

그리고 본 발명에서 상기 광 변환부는, 상기 다수개의 백색광 램프에서 조사되는 백색광을 확산시켜 균일한 면광원으로 만드는 광 확산수단인 것이 바람직하다.

또한 상기 광 변환부는 상기 다수개의 백색광 램프에서 조사되는 백색광을 집광하여 균일한 면광원으로 만드는 광 집광수단인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제어부는 상기 백색광 램프에 인가되는 전원의 펄스 높이를 시간 변화에 따라 변화시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 제어부는 상기 백색광 램프에 인가되는 전원의 펄스를 2개의 이상의 서로 다른 펄스를 믹싱한 펄스를 인가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 백색광 조사장치에 의하면 다수개의 램프를 병렬로 배치하고, 이 램프들에서 조사되는 백색광을 균일하게 확산 및 집광하여 더 넓은 면적에 대하여 조사가 가능하며, 더 높은 에너지를 가진 빛을 기판에 조사할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 백색광 조사장치에 구비되는 제어부는, 인가되는 전원의 펄스 높이를 시간 변화에 따라 다양하게 인가하거나 2개 이상의 서로 다른 펄스를 믹싱(mixing)한 펄스를 인가하여 다양한 처리를 하나의 기판에 수행할 수 있는 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 백색광 조사 장치에 인가되는 종래의 펄스 형태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 조사장치에 인가되는 펄스 형태를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 조사장치에 인가되는 펄스 형태를 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 변환부(120), 처리 플레이트(130) 및 제어부를 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.

한편 본 실시예에서 상기 플래쉬 램프(112)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 하나의 백색광 조사장치에 다수개가 동시에 병렬로 설치될 수 있다. 이때 각 플래쉬 램프를 감싸는 하우징(114)이 도 1에 도시된 바와 같이, 각 램프(112) 별로 분리되어 별도로 구비될 수 있다. 한편 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 램프(212)에 대하여 하나의 하우징(214)이 구비되고, 이 하우징(214) 내부에 다수개의 램프(212)가 병렬로 설치되고, 한 공간에서 초순수(216)로 동시에 냉각되는 구조를 가질 수도 있다.

다음으로 상기 광변환부(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 광변환부(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.

특히 본 실시예에서는 하나의 백색광 조사장치에 다수개의 램프(112)가 병렬로 설치되므로, 다수개의 램프에서 조사되는 빛을 상기 광변환부(120)가 다수개의 확산판(도면에 미도시)을 구비하는 등의 구조를 가져서 균일하게 확산하여 균일한 면광원으로 만드는 기능이 필요하다. 이렇게 다수개의 램프(112)에서 조사되는 빛을 확산하여 면광원을 만드는 것은, 하나의 램프를 사용하는 것보다 넓은 면적의 면광원을 얻을 수 있어서, 대면적 기판의 처리에 적합한 장점이 있다.

한편 본 실시예에서 상기 광변환부(120)는 다수개의 램프에서 조사되는 빛을 집광하여 더 높은 에너지를 가지는 면광원을 만들 수도 있다. 이렇게 더 높은 에너지를 가지는 면광원을 만드는 경우에는 대면적 기판(S)을 더 빠른 속도로 이동시키면서 소결 공정을 진행할 수 있으므로, 인라인 공정에 적합한 장점이 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 광변환부(120)는 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 광유도체(122), 필터막(124), 반사방지막(126)을 포함하여 구성될 수 있다. 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 6에 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.

다음으로 상기 반사 방지막(126)은, 도 6에 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 광변환부(120)의 하측에 설치되며, 상기 광변환부(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 제어부는 상기 백색광 조사부(110)에, 특히 상기 램프(112)에 전원을 인가하여 공정을 진행하는 구성요소이다. 이때 상기 제어부는 상기 램프(112)에 대하여 펄스 형태로 전원을 인가하게 되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 시간 변화에 따라 서로 다른 높이를 가지는 펄스를 인가할 수 있다. 더 나아가서 상기 제어부는 도 5에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 펄스를 믹싱(mixing)하여 더 다양한 높이 변화를 가지는 펄스를 인가할 수도 있다.

이렇게 다양한 높이를 가지는 펄스를 인가하면 하나의 기판(S)에 대하여 다양한 에너지를 가지는 백색광을 조사하여 다양한 처리를 수행할 수 있는 장점이 있다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 백색광 조사장치
110 : 백색광 조사부 120 : 광변환부
130 : 처리 플레이트
200 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색광 조사장치
210 : 백색광 조사부 220 : 광변환부
230 : 처리 플레이트 S : 기판

Claims

다수개의 백색광 램프가 병렬로 배치되며, 백색광을 하측으로 조사하는 백색광 조사부;
상기 백색광 조사부 하측에 설치되며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 직진 면광원으로 변환하는 광 변환부;
상기 광 변환부의 하측에 설치되며, 상기 광 변환부에 의하여 조사되는 직진광이 조사되는 피조사물을 지지하는 처리 플레이트;
상기 백색광 램프에서 조사되는 백색광의 펄스를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 광변환부는,
단면 형상이 긴 직사각형 형상을 가지며, 상기 백색광 조사부에서 조사되는 백색광을 전반사시켜 직진광으로 만드는 광유도체;
상기 광유도체의 입사면에 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 포함하며,
상기 백색광 조사부는,
백색광을 조사하는 제논 플래쉬 램프;
내부에 상기 제논 플래쉬 램프가 설치되며, 내면은 상기 제논 플래쉬 램프에서 방사되는 백색광을 하측 방향으로 출사하는 거울면이 설치되는 램프 하우징;
상기 램프 하우징과 제논 플래쉬 램프 사이에 채워진 상태로 순환하여 상기 제논 플래쉬 램프를 냉각하는 초순수;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
제1항에 있어서, 상기 광 변환부는,
상기 다수개의 백색광 램프에서 조사되는 백색광을 확산시켜 균일한 면광원으로 만드는 광 확산수단인 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
제1항에 있어서, 상기 광 변화부는,
상기 다수개의 백색광 램프에서 조사되는 백색광을 집광하여 균일한 면광원으로 만드는 광 집광수단인 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 백색광 램프에 인가되는 전원의 펄스 높이를 시간 변화에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 백색광 램프에 인가되는 전원의 펄스를 2개의 이상의 서로 다른 펄스를 믹싱한 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 백색광 조사장치.