KR20040026722A - 자력을 이용한 비관통식 엑시머 레이저 블로우어 구동 방식 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 자력를 이용하여 비관통식으로 외부 구동 모터로 엑시머 레이저 챔버내 블로우어(Blower)를 구동시키는 방식에 관한 것으로서, 엑시머 레이저 챔버는 여러 혼합 펌핑 개스를 담고 있는데 이 블로우어는 이 개스를 균등히 순환시켜 주는 역할을 한다. 이러한 챔버 내 블로우어와 외부 구동 모터의 구동축을 챔버와 관통식으로 연결할 경우 펌핑 개스 유출, 자성유체 방식 사용시 불화 금속 분진 발생,그로인한 유체 손상, 구동 모터 진동으로 인한 베어링 마모 및 레이저 출력 파워의 감소를 야기하게 된다. 따라서 챔버 내부와 외부를 격리시킨 후 자석의 자력을 이용하여 블로우어와 외부 모터를 비관통 방식으로 연결하면 이러한 문제점을 개선할수 있고, 안정적인 레이저 출력 파워를 얻을 수 있으며 챔버를 보다 더 간편하게 만들 수 있다.

Description

자력을 이용한 비관통식 엑시머 레이저 블로우어 구동 방식 {The Driving method of Eximer Laser with non-penetrated method using magnetic field }

엑시머란 여기상태의 분자(원자)와 기전상태의 분자(원자)가 결합하여 된 분자의 결합으로, 여기상태에서 형성된 분자가 기저상태로 떨어져서 해리될때 발광하는 것을 이용한 것이 바로 엑시머레이저이다. 엑시머(excimer)란 excited dimer의 줄인 말이며, dimer는 Xe2, Kr2, Ar2처럼 동일한 원자 두 개로 만들어진 분자를 일컫는다.

실제 레이저로 사용중인 엑시머는 KrF, XeCl등이 쓰인다. 현재 엑시머 레이저는 현재의 자외선 광원중 가장 큰 출력을 내는 것으로서 물질과의 상호 작용시 열적 현상이 거의 없는 특징이 있다 이러한 엑시머 레이저의 사용 용도는 여러 가지가 있겠지만 크게 다음과 같다.

1) Laser CVD(Chemical Vapor Deposition) 가공용으로 가능하다. 레이저 빛 CVD의

특징은 디바이스의 손상이 적고, 저온처리가 가능하며, 반응의 공간적 선택성이 좋고,

화학 반응의 선택성의 풍부, 그리고 처리 속도가 빠른 점을 들 수 있다.

2) 집적 회로의 정밀한 리소그래피용으로 현재 반도체 공정의 필수 과정인 포토 리소그래피

작업에 쓰이고 있다. 또한 반도체 공정의 광CAD, 레이저 Annealing에도 쓰이고 있다.

3) 레이저 마킹용으로 쓰이는데, 이는 마킹속도가 빠르며, 파장이 짧으므로 정밀도가 높은

마킹이 가능하며, 효율이 매우 높다.

4) 미세(>50um) 와이어의 피복 Strip.

5) 기타 안과 수술용으로 쓰인다.

이와 같은 다양한 응용분야에 쓰이는 엑시머레이저 특성은 다음과 같다.

1) 전기에너지에서 레이저 출력에 이르는 변환 효율이 타 레이저에 비해 양호하다.

일반적으로는 1%정도 인데 경우에 따라 2~3%이다.

2) 자외선 영역으로 발진선이 집중된다.

3) 반복이 비교적 빠르다.(약 100~2KHz)

4) 펄스폭이 10ns~30ns로 좁고, 피크 출력이 약 1GW까지 가능하며, 평균 출력이

100W정도로 크다.

5) 슈퍼라디에이션적 발진으로 스펙트럼폭이 넓다. 단일 발진선에서의 선폭은 다른

레이저에 비해 매우 넓어 보통 약 0.3nm 정도이며, 따라서 Cohrence 길이는 매우

짧아서 간섭의 영향을 거의 받지 않는다.

6) 출력 빔 형상이 크다.(약 6X23mm~20X32mm)

이러한 타 레이저와 차별되는 성질을 가지는 엑시머레이저의 안정적인 광출력은 얻기 위해서는 여러 가지 요소 기술들이 고려되어야 하는데, 먼저 넓고 균일한 전기장을

발생토록하는 전극 설계 기술, 전극으로부터 주방전이 개시되기 이전에 미리 초기

전자를 흘려주어 글로우 방전을 얻게 해주는 선전리 기술이 필요하며, 이 선전리

방식에는 스파크식 선전리 방식과 코로나식 선전리 방식이 있다. 또한 엑시머 레이저

매질을 여기 시키기 위해 전기 에너지를 공급하는 방전회로 설계 기술이 필요하며,

엑시머 레이저 챔버는 여러 혼합 펌핑 개스를 담고 있는데, 이 개스들을 균등히

챔버 내에서 균질하게 순환 시켜주어 안정적인 출력을 얻게 해주는 고속 가스 순환

기술 등을 필요로 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 자석의 자력를 이용하여 비관통식으로 외부 구동 모터로 엑시머 레이저 챔버내 블로우어(Blower)를 구동시켜 챔버내 혼합 펌핑 개스를 균등히 순환시켜주는 방법을 제공하는 것이다. 챔버 내 블로우어와 외부 구동 모터의 구동축을 챔버와 관통식으로 연결할 경우 펌핑 개스 유출, 구동 모터 진동으로 인한 베어링 마모 및 레이저 출력 파워의 감소를 야기하므로 챔버 내부와 외부를 격리시킨 후 자석의 자력을 이용하여 블로우어와 외부 모터를 비관통 방식으로 연결하면 이러한 문제점을 해결할수 있고, 안정적인 레이저 출력 파워를 얻을 수 있으며 챔버를 보다 더 간편하게 만들 수 있다.

도1은 내부와 외부가 서로 격리된 엑시머 레이저 챔버의 블로우어 및 외부 구동 모터의 비관통식 연결 방식을 나타내는 3차원 도면.

도2는 챔버 내부벽에 자석의 자력을 이용하여 블로우어의 구동축을 비관통식으로 부착시키기 위한 연결 구조물의 3차원 도면.

도3은 챔버 외부벽에 외부 구동 모터의 구동축을 자석의 자력을 이용하여 서로 비관통식으로 부착시키기 위한 연결 구조물의 3차원 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1-①: 펌핑 개스를 밀폐 시켜주는 챔버의 3차원 내부 구조도.

1-②: 챔버내 블로우어를 구동 시켜주는 외부 구동 모터

1-③: 펌핑 개스를 챔버내에서 균일하게 순환 시켜주는 블로우어.

2-①: 챔버 내부와 외부를 격리 시켜주는 차폐벽.

4-①: 블로우어의 회전축과 연결될 자석 장착 지그의 전면 압착 지그.

4-②: 블로우어의 회전축과 연결될자석 장착 지그의 후면 압착 지그.

4-③N: N극의 자석.(1쌍)

4-④: 블로우어의 회전축이 삽입될 홀( 블로우어의 회전 방향과 반대로 나사산 가공)

4-⑤S: S극의 자석.(1쌍)

5-①: 외부 구동 모터의 회전축과 연결될 자석 장착 지그의 후면 압착 지그.

5-②: 외부 구동 모터의 회전축과 연결될 자석 장착 지그의 후면 압착 지그.

5-③N: N극의 자석.(1쌍)

5-④: 외부 구동 모터의 회전축이 삽입될 홀

( 블로우어의 회전 방향과 반대로 나사산 가공 및 Triangle식 연결 방식)

5-⑤S: S극의 자석.(1쌍))

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명 한다.

도1은 이런한 방법의 원리를 설명하는 개략적인 3차원 도면이다. 도시한 바와 같이

엑시머 레이저 챔버는 내부 펌핑개스를 순환 시켜주는 블로우어와 외부 구동 모터로 연결 되어 있음을 알수 있다. 이러한 챔버는 항상 개스를 외부로 새어나가지 않게 밀봉 시킨 채로 외부 구동 모터와 연결이 되어야 하는데, 모터의 회전축과 블로우어의 회전축이 챔버 벽을 관통하여 연결되면 이 가스가 외부로 새어나갈 수 있으며, 따라서 이 가스의 미세한 유출 되어 외부로 유독 가스가 방출되는 문제가 발생된다 . 이러한 문제점을 해결하기 위해 다음 과정과 같이 비관통방식으로 블로우어와 외부 구동모터를 자석의 자력을 이용하여 연결한다.

도2은 도1의 각 부품을 3차원으로 분해하여 보여주는 그림이며, 2-①은 챔버 내부, 외부를 격리 시켜주는 일종의 차폐벽이다. 도3-①의 은 위에서 내려다 본 챔버 내부 구조로서 챔버 내의 블로우어와 밖의 구동 모터가 서로 비관통식으로 연결되어 있음을

나타내 준다. 도4의 부품은 다음과 같이 서로 조합하게 된다. 먼저 4-②의 4개 홀에 2쌍의 N극과 S극을(4-③N,4-③S) 서로 교대로 삽입하여 고정 시킨다음, 4-①부품에 나사로 서로 부착 시킨다. 4-④번 부품을 4-②에 부착하여 블로우어의 회전축을 삽입하여 고정시킨다. 이 4-④번 부품의 나사산은 블로우어의 회전 방향과 반대로 되어 있어 회전할수록 더욱 죄어 지게 된다. 다음으로 도5의 부품도 도면 4의 부품 조립 순서와 동일하게 조립 한다.

이렇게 해서 조립된 도5의 부품을 도6의 그림과 같이 구동 모터에 장착시킨다.

결국 도면 4와 도면 5의 부품들은 서로 자력의 영향으로 챔버 벽을 통해 간접적 비관통 방식으로 블라우어의 회전축과 외부 구동 모터의 회전축을 연결하여 된다. 따라서 내부의 블라우어는 외부 구동 모터가 구동될때 자력의 영향으로 동시에 회전하게 되고, 챔버의 펌핑 개스는 내부에서 순환하게 된다. 삽입 후 챔버 외부 벽에 나사로 고정시킨다.

이렇게 챔버 내부와 외부가 완전히 차단된 상태로 블로우어와 외부 구동 모터가 비관통 방식으로 연결되어 있으므로, 기존의 관통식 연결 방식의 문제점이 내부 개스 밀폐 문제를 완전히 해결 할 수 있으며 회전축의 정렬이 변함으로 인한 회전 비대칭에 의해 발생되는 모터의 베어링 마모 및 진동에 의해 발생되는 내부 펌핑 개스의 불균일 한 상태를 개선할수 있게 된다. 소음 문제 또한 감소하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 자력을 이용한 비관통식 엑시머 레이저 블로우어 구동 모터 방식을 사용하면 내부 개스 밀폐 문제를 완전히 해결할수 있어 펌핑 개스의 소모량이 줄어들게 되며, 회전 비대칭에 의해 발생되는 모터의 베어링 마모를 줄여 유지비를 절감할수 있고 모터 진동에 의해 발생되는 내부 펌핑 개스의 불균일 한 상태를 개선할수 하여 안정적이면서도 균일한 레이저 출력을 얻을수 있다.

Claims (3)

1. 자력을 이용한 비관통식 챔버내 펌핑 가스 블로우어 구동 방식
2. 영구 자석 및 전자석을 이용한 비관통식 챔버내 펌핑 가스 블로우어 구동 방식
3. 비관통식 챔버내 펌핑 가스 블로우어 구동 방식을 이용한 엑시머 레이저, Co2 레이저등 각 기체 레이저