KR200367905Y1 - 엑시머 램프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내통관과 외통관으로 이루어진 방전관의 밀폐 공간에 방전가스를 봉입하고 내통관 내측에 설치된 내부 전극과 외통관 외측을 감싸는 외부 전극에 전압을 가하여 방전에 의해서 발생한 자외선 광을 방사하는 엑시머 램프에 관한 것으로, 상기 외부 전극은 상기 외통관을 감싸는 원통형상의 구조를 가지며, 하부 방향으로 소정의 각도로 개방되어 있는 개구부를 구비하여, 상부로 방사되는 자외선 광을 반사시켜 상기 개구부를 통해서 하부로 방사하도록 하여 외부 전극이 반사판의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 함으로써, 엑시머 램프가 장착되는 조사장치의 구조를 단순화 할 수 있으며, 반사판을 별도로 설치할 필요가 없는 엑시머 램프를 제공한다.

Description

엑시머 램프{Excimer lamp}

본 고안은 플라스틱의 표면개질, 오폐수 처리 또는 반도체 기판이나 LCD 패널에 존재하는 유기물을 제거 및 살균 또는 세정하기 위해서 사용되는 엑시머(excimer) 램프에 관한 것이다. 보다 상세하게는 외측에 구비되는 외부전극이 반사판의 작용을 겸하는 구조를 가지도록 한 엑시머 램프에 관한 것이다.

엑시머 램프는 방전관 내에 봉입된 방전 가스를 방전시킴으로써 엑시머 분자(들뜬 상태의 분자)를 형성시키고, 상기 엑시머 분자가 기저 상태로 천이할 때에 단일한 파장의 자외선 광을 방사시키는 방전 램프이다. 엑시머 램프에서 방사되는 자외선 광은 방전 가스의 종류에 따라서 172nm, 193nm, 207nm, 222nm, 또는 248nm의 파장을 가질 수 있다. 상기 방사되는 자외선 광은 유기물을 분해하거나 제거하는 작용을 가지고 있어, 최근에는 LCD 패널과 같은 표시 소자의 기판 표면에 조사되어 기판 표면을 살균 및 세정하는데 사용된다.

도 1은 종래의 엑시머 램프를 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1의 엑시머 램프의 분해 사시도이며, 도 3은 종래의 엑시머 램프가 조사 장치에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시한 한 것과 같이 상기 엑시머 램프(1)는 원통형상으로 외통관(11)과 내통관(12)이 양단부에서 일체로 연결되어 외통관(11)과 내통관(12) 사이에 밀폐 공간을 형성하는 이중관 구조를 가지는 방전관(10)을 구비하고 있다. 상기 외통관(11) 및 내통관(12)은 자외선 광이 투과될 수 있는 합성석영유리로 제조되며, 상기 내통관(12)의 내측으로는 내부 전극(20)이 삽입되어 있으며, 상기 외통관(11)의 외측으로는 외부 전극(30)이 상기 외통관(11)을 감싸고 있다. 상기 방전관(10)의 내통관(12) 및 외통관(11)의 사이 밀폐 공간에는 방전 가스로서 제논가스 등이 봉입되어 있다.

상기 내부 전극(20)은 판형상의 알루미늄 재질의 금속을 둥글게 말아서 형성된 원통형상이며, 외부 전극(30)은 알루미늄 재질의 금속으로 만들어지며 전체적으로 원통형상이지만 다수의 천공이 형성되어 있는 그물망 구조를 취하고 있다. 상기 그물망 구조를 취하는 이유는 외통관(11) 및 내통관(12) 사이에 봉입된 방전 가스로부터 나오는 자외선 광이 외측으로 빠져나가도록 하기 위해서이다. 상기 내부 전극(20)은 전원단자(21)와 연결되어 있어 내부 전극(20)에 전원이 공급될 수 있도록 한다.

상기 엑시머 램프(1)의 양단부는 도전성이 있는 재질로 어댑터(40)가 형성되어 있으며, 상기 어댑터(40)는 상기 외부 전극(20)과 연결되며, 후술하는 조사장치에 형성된 전원공급장치와 연결되어 외부 전극(40)에 전원을 공급하게 된다. 상기 어댑터(40)의 외측으로는 베이스(50)가 형성되어 있으며, 후술하는 조사장치에 상기 엑시머 램프(1)를 장착할 때 엑시머 램프(1)를 양단부에서 지지하는 작용을 한다. 상기 베이스(50)는 엑시머 램프(1)의 발열 온도와 방사되는 자외선 광에 견딜 수 있는 세라믹, PTFER, PEEK, MC 중 하나를 사용한다. 상기 베이스(50)는 중심에는 관통홀(51)을 구비하고 있으며, 상기 관통홀(51)은 상기 방전관(10)의 내통관(12)과 연통되어 있다. 상기 관통홀(51)을 통해서 불활성 가스는 내통관(12)을 통과하면서 방전시 고온이 되는 내부 전극(12)을 냉각시킨다.

상기 엑시머 램프(1)는 도 3에 도시된 것과 같이 조사장치(6) 내부에 다수개가 배치된다. 상기 조사장치(6)는 하부에 투명창(61)을 구비하며 상부에 상기 엑시머 램프(1)가 장착되는 복수개의 장착홈(62)을 구비하는 몸체(60)를 구비한다. 상기 장착홈(62)에 있어서 엑시머 램프(1)와 마주보는 면에는 반사판(63)이 형성되어 있다. 상기 반사판(63)은 엑시머 램프(1)로부터 방사되는 자외선 광을 반사하여 자외선 광이 하부의 투명창(61)으로 통해서 대상물에 조사되도록 한다. 또한 상기 엑시머 램프(1)의 상부에는 냉각수홀(64)이 형성되어 있으며, 상기 냉각수홀(64)을 통해서 흐르는 냉각수는 방전으로 인해서 고온 상태로 되는 엑시머 램프(1)의 외측을 냉각시킨다. 상기 장착홈(62)에는 상부를 향하여 몸체(60)를 수직하게 관통하는 감지홀(65)이 형성되어 있는데 이는 엑시머 램프(1)로부터 방사되는 자외선 광을 상부로 통과시켜 방전광의 존재 유무를 확인하여 상기 엑시머 램프(1)가 정상적으로 작동하는지를 감지하기 위한 것이다. 상기 조사장치(6) 내측으로는 조사장치(6)의 측면에 형성된 유입구(66) 및 유출구(67)를 통해서 불활성 가스가 유출입된다. 상기 불활성 가스는 조사장치(6) 내에서의 자외선 흡수를 저감시키는 작용을 하며, 또한 상술한 것과 같이, 상기 엑시머 램프(1)의 내통관(11)을 통과하면서 내부전극(12)을 냉각시키는 작용을 한다.

상기 설명한 종래의 엑시머 램프는 외부 전극(30)이 그물망 구조를 가지고 있어 자외선 광을 방사형으로 방사하게 되며, 상기 조사장치(6)는 방사되는 자외선 광을 하부에 위치하는 기판 등의 대상물에 조사하기 위해서 상부로 방사되는 자외선 광을 반사시키는 별도의 반사판(63)을 구비하여야만 하는 문제점이 있다. 또한 조사장치(6)가 반사판(63)을 구비하기 위해서는 몸체(60)의 형상이 복잡해지고 이에 따라 조사장치(6)의 내측으로 공급되는 불활성 가스의 공급량이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 엑시머 램프는 내부 전극(20)의 판형상으로 되어 있어 내통관(12)을 통과하는 불활성가스의 흐름에 방해가 되기 때문에 효율적인 내부 전극에 대한 냉각이 이루어질 수 없는 문제점이 있다.

본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 외부 전극을 그물망 구조가 아닌 판형상의 구조를 가지도록 하여 반사판의 작용을 겸하도록 하여 조사장치가 별도의 반사판을 구비할 필요가 없는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안은 또한 내부 전극을 스파이럴 구조 또는 그물망 구조로 제조하여 불활성 가스가 내통관을 통해서 원활하게 흐르도록 하여 냉각효율을 향상시킬 수 있는 엑시머 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 엑시머 램프를 나타내는 사시도;

도 2는 도 1의 엑시머 램프의 분해 사시도;

도 3은 종래의 엑시머 램프가 조사 장치에 장착된 상태를 나타내는 도면;

도 4는 본 고안에 따르는 엑시머 램프에 대한 분해 사시도;

도 5는 본 고안에 따르는 엑시머 램프의 결합한 상태를 나타내는 사시도;

도 6은 도 5의 A-A 절취선에서 절취한 단면도; 그리고

도 7은 본 고안에 따르는 엑시머 램프가 조사장치에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 엑시머 램프 110 : 방전관

120 : 내부 전극 130 : 외부 전극

140 : 어댑터 150 : 베이스

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 고안은 내통관과 외통관으로 이루어진 방전관의 밀폐 공간에 방전가스를 봉입하고 내통관 내측에 설치된 내부 전극과 외통관 외측을 감싸는 외부 전극에 전압을 가하여 방전에 의해서 발생한 자외선 광을 방사하는 엑시머 램프로서, 상기 외부 전극은 상기 외통관을 감싸는 원통형상의 구조를 가지며, 하부 방향으로 소정의 각도로 개방되어 있는 개구부를 구비하여, 상부로 방사되는 자외선 광을 반사시켜 상기 개구부를 통해서 하부로 방사하도록 하여 외부 전극이 반사판을 겸하는 엑시머 램프를 제공한다.

또한 본 고안의 상기 외부전극에는 작동여부를 감지하기 위해서 자외선 광을 상부로 방출하도록 형성된 감지구를 구비하여 조사장치에 장착되었을 경우 용이하게 정상 작동 여부를 확인할 수 있도록 한다.

또한, 본 고안의 상기 외부전극의 개구부의 개방된 각도는 90~160도 사이이며, 상기 외부전극은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 내통관의 내측에 설치되는 내부 전극은 알루미늄 재질의 그물망 구조 또는 스파이럴 구조를 가지도록 하여 내통관을 흐르는 불활성 가스와의 접촉면적을 넓게 한다.

또한, 본 고안은 상기 방전관의 외통관에 설치되어 상기 외부전극을 상기 외통관에 고정시키며, 외부전극에 전원을 공급하기 위해서 도전성 물질로 만들어진 어댑터를 더 포함하며, 상기 어댑터의 외측으로는 베이스를 구비하여 종래의 조사장치에도 호환성을 가지고 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안에 따르는 엑시머 램프의 구성 및 작용에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 본 고안에 따르는 엑시머 램프에 대한 분해 사시도이며, 도 5는 본 고안에 따르는 엑시머 램프의 결합한 상태를 나타내는 사시도이며, 도 6은 도 5의 A-A 절취선에서 절취한 단면도이며, 그리고 도 7은 본 고안에 따르는 엑시머 램프가 조사장치에 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 고안에 따르는 액시머 램프(100)는 내통관(112)과 외통관(111)이 양단에서 서로 연결되어 있으며, 상기 내통관(112)과 외통관(111) 사이에 방전가스가 충진되는 밀폐 공간을 구비하는 방전관(110)을 포함한다. 상기 내통관(112) 및 외통관(111)은 합성석영으로 만들어지며, 상기 공간에는 제논 가스가 약 300Torr의 압력으로 충진되어 있다.

상기 내통관(111)의 내측으로는 내부 전극(120)이 삽입되며, 상기 내부 전극(120)은 종래 얇은 판으로 형성된 원통형상과는 달리 스파이럴 구조나 그물망 구조를 가진다. 따라서 후술하는 조사장치에 장착되어 방전시 내통관(112)을 통과하는 불활성 가스의 흐름을 원활하게 하며, 불활성 가스가 내부 전극(120)과 접촉하는 접촉면적을 넓게 하여 내부 전극(120)을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 상기 내부 전극(120)은 스테인레스 재질 또는 알루미늄 재질의 금속으로 만들어진다. 한편 상기 내부 전극(120)에는 외부로부터 전원을 공급하기 위한 전원단자(121)가 연결된다.

상기 외통관(111)의 외측으로는 외부 전극(130)이 설치된다. 상기 외부 전극(130)은 외통관(111)을 감싸는 얇은 판으로 만들어진 원통형상이며, 하부로 소정의 각도만큼 개구부(131)가 형성되어 있다. 상기 개구부(131)를 통해서 방전으로 인해서 발생한 자외선 광이 조사되며, 개구부(131)가 형성되지 않는 다른 면을 향해서 방사되는 자외선 광은 상기 외통관(111)을 감싸는 외부 전극(130)에 의해서 반사되어 개구부(131)를 통해서 조사된다. 따라서 본 고안에 따르는 외부전극(130)은 전원이 가해지는 전극으로서 작용을 함과 동시에 종래 반사판의 작용을 겸하게 된다. 아울러 상기 외부전극의 내면은 경면처리할 수 있으며, 경면처리할 경우 외부전극의 반사효율은 경면처리를 하지 않은 경우에 비해 30%정도 향상 시킬 수 있다. 또한 상기 외부 전극(130)은 도 6에 도시한 것과 같이, 방전관(110)을 감싸면서 방전관(110)의 형상을 지지하게 된다. 따라서 외부 전극(130)을 방전관(110)이 크게 변형되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 방전관(110)은 조사장치 내에서 양단 지지되며 방전시 고온으로 되어 변형되어 중앙부분이 휘게 될 수 있는 데 이때 상기 방전관(110)을 감싸는 외부 전극(130)이 방전관(110)의 과도한 변형을 방지하게 된다. 방전관(110)이 상기 개구부(131)가 개방되어 있는 각도는 외부 전극(130)의 중심을 기준으로 하여 90~160도 사이가 적당하며, 바람직하게는 140도로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 각도는 엑시머 램프에 의해서 발생되는 자외선 광을 효과적으로 반사시킬 수 있으며, 방전관(110)의 과도한 변형을 방지할 수 있도록 방전관(110)을 감싸는 최적의 각도이다. 한편, 상기 외부 전극(130)은 알루미늄 재질의 금속으로 만들어진다.

상기 외부 전극(130)은 상기 개구부(131)와의 반대측에 형성된 감지구(132)를 포함한다. 상기 감지구(132)는 자외선 광을 소량 방사되도록 하며, 감지구(132)를 통해서 방출된 자외선 광은 엑시머 램프가 정상적으로 작동하는지를 감지하기 위해서 사용된다.

상기 내통관(112) 및 외통관(111)으로 구성된 방전관(110)과 상기 외부 전극(130)은 방전관(110)의 양단에 설치되는 어댑터(140)에 의해서 연결된다. 상기 어댑터(140)는 원통형상을 가지고 있으며, 내측으로 방전관(110) 및 외부 전극(130)이 삽입된다. 상기 어댑터(140)에는 반경방향으로 삽입되는 핀 등의 조임 수단(141)을 구비하고 있으며, 상기 조임 수단(141)은 어댑터(140) 내측으로 삽입된 외부 전극(130)을 반경방향으로 가압하여 상기 외부 전극(130)을 상기 방전관(110)의외측에 밀착고정시킨다. 상기 어댑터(140)는 외부 전극(130)과 동일한 재질의 도전성이 있는 알루미늄으로 제작된다. 상기 어댑터(140)는 후술하는 조사 장치에 엑시머 램프가 장착될 경우 전원공급장치(미도시)와 연결되어 있어, 어댑터(140)를 통해서 외부 전극(130)에 전원을 공급하게 된다.

상기 어댑터(140)의 양단부에는, 상기 방전관(110)을 상기 어댑터(140)에 고정시킴과 동시에 후술하는 조사 장치에 엑시머 램프(100)를 장착하기 위한 연결부재인 베이스(150)가 부착된다. 상기 베이스(150)는 방전관(110)의 양단부를 수용하고 동시에 어댑터(140)의 단부를 수용한 상태에서 반경방향으로 조임수단(152)을 삽입하여 상기 방전관(110)의 외측에 닿도록 함으로써 방전관(110)이 흔들리지 않도록 고정시킨다. 한편 상기 조임수단(152)은 베이스(150)의 내측에 위치한 어댑터(140)를 관통하기 때문에 자연스럽게 어댑터(140)를 베이스(150)에 고정시키는 작용을 한다. 상기 베이스(150)는 엑시머 램프의 발열온도와 방사되는 자외광을 견딜수 있는 세라믹, PETT, PEEK, MC 중 어느 것이라도 무방하다. 상기 베이스(150)의 중심에는 상기 베이스(150)를 관통하여 내통관(112)과 연통되는 관통공(151)이 형성되어 있다. 상기 관통공(151)에는 내부 전극(120)에 전원을 공급하기 위한 상기 전원단자(121)가 통과하여 내부 전극(120)과 연결되며, 또한 상기 관통공(120)은 내통관(112)과 연통되어 있어 불활성가스를 내통관(112)으로 통과시키는 작용을 한다.

도 6에 도시한 것과 같이, 본 고안에 따르는 엑시머 램프(100)는 내통관(112)의 내측에 위치하는 그물망 구조 또는 스파이럴 구조를 가지는 내부 전극(120)과 외통관(111)의 외측에 위치한 외부 전극(130)에 전원을 가하여 내통관(112)과 외통관(111) 사이의 밀폐 공간에 충진된 방전가스로부터 방출되는 자외선 광을 외부전극(130)에 형성된 개구부(131)를 통해서 조사되도록 하며, 개구부(131)가 아닌 다른 방향으로 방사되는 자외선 광 또한 외부 전극(130)에 의해서 반사시켜 개구부(131)를 통해서 조사될 수 있도록 한다.

본 고안에 따르는 엑시머 램프는 어댑터 및 베이스의 구조를 종래의 조사장치(6)에 장착될 수 있도록 하여 호환성을 가질 수 있으며 도 7에 도시한 것과 같이 별도의 조사장치를 제작하여 사용할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 고안에 따르는 엑시머 램프(100)는 외부 전극(130)이 종래의 반사판(63)의 작용을 하기 때문에 조사장치(6)에 반사판(63)을 구비할 필요가 없으며, 따라서 반사판(63)을 설치하기 위해서 복잡한 장착홈(62)을 형성할 필요가 없기 때문에 조사장치(6)의 몸체(160)의 형상이 종래와 달리 단순화될 수 있다. 그 결과, 조사장치(6) 내측의 부피를 줄일 수 있어 조사장치(6) 내측으로 유입되는 불활성 가스의 양을 줄일 수 있다.

또한 본 고안에 따르는 엑시머 램프(100)는 외부 전극(130)에 감지구(132)를 구비하고 있어 감지구(132)를 통해서 방사되는 자외선 광을 도 7의 몸체(160)에 형성된 감지홀(165)에 의해서 감지하여 엑시머 램프(100)의 정상 작동여부를 확인할 수 있다. 도 7에서 설명하지 않은 도면 부호 164, 166 및 167은 각각 냉각수홀, 불활성가스 유입구 및 유출구이다.

상기 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따르는 엑시머 램프는 외부전극을 판형상의 개구부를 가지는 구조를 채택함으로써 반사판의 작용을 겸하도록 하여 조사장치 내에 별도의 반사판을 구비할 필요성을 제거하여, 조사장치 내부의 구조를 간단히 할 수 있으며, 또한 종래의 그물망 구조로부터는 얻을 수 없는 방전관의 과도한 변형을 방지할 수 있도록 방전관을 지지할 수 있다.

또한 본 고안에 따르는 엑시머 램프의 내부 전극은 그물망 구조 또는 스파이럴 구조를 채택함으로써 불활성 가스와의 접촉면적을 넓힘으로써 냉각효과를 향상시킨다.

Claims (7)

1. 내통관과 외통관으로 이루어진 방전관의 밀폐 공간에 방전가스를 봉입하고 내통관 내측에 설치된 내부 전극과 외통관 외측을 감싸는 외부 전극에 전압을 가하여 방전에 의해서 발생한 자외선 광을 방사하는 엑시머 램프로서,

   상기 외부 전극은 상기 외통관을 감싸는 원통형상의 구조를 가지며, 하부 방향으로 소정의 각도로 개방되어 있는 개구부를 구비하여, 상부로 방사되는 자외선 광을 반사시켜 상기 개구부를 통해서 하부로 방사하도록 하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외부 극에는 작동여부를 감지하기 위해서 자외선 광을 상부로 방출하도록 형성된 감지구를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
3. 제2항에 있어서,

   상기 외부 전극의 개구부의 개방된 각도는 90~160도 사이인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
4. 제3항에 있어서,

   상기 외부전극은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 내통관의 내측에 설치되는 내부 전극은 알루미늄 재질의 그물망 구조 또는 스파이럴 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
6. 제5항에 있어서,

   상기 방전관의 외통관에 설치되어 상기 외부전극을 상기 외통관에 고정시키며, 외부 전극에 전원을 공급하기 위해서 도전성 물질로 만들어진 어댑터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.
7. 제6항에 있어서,

   상기 어댑터의 외측으로는 베이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 엑시머 램프.