KR20050090518A - 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방전용기의 외벽에 그물망 형상의 외부전극을 완전하게 밀착시키어 들뜬 부분을 제거함으로써 방전 효율 및 조도를 향상시킬 수 있도록 한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법에 관한 것으로서, 석영유리로 이루어진 이중 구조의 방전용기의 내부에 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 내측면과 외측면에 각각 내부전극 및 외부전극이 형성되어 있는 엑시머 방전램프에 있어서, 상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 제 1 외부전극을 형성하는 단계, 상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 상기 제 2 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법{method for forming external electrode of excimer fluorescent lamp}

본 발명은 엑시머 램프(excimer lamp)에 관한 것으로, 특히 방전 효율을 향상시키는데 적당한 엑시머 램프의 외부전극 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 엑시머 조사 장치는 무성 방전이라 불리는 유전체 차단 방전에 의해, 엑시머 램프로부터 단일 파장의 자외광(이하 「엑시머 광」이라 함)을 조사하는 장치이다.

상기 유전체 차단 방전은 엑시머 분자를 형성하기 위한 방전용 가스를 충전한 엑시머 램프에 고전압을 인가하여, 엑시머 램프 내에 엑시머 분자를 형성하고, 상기 엑시머 분자가 기저 상태로 천이할 때에 단일 파장의 엑시머 광을 방사하는 원리에 따른 방전 형식이다.

이러한 유전체 차단 방전을 이용한 엑시머 조사 장치는 엑시머 램프 내의 방전용 가스의 종류에 따라 172nm, 193nm, 207nm, 222nm 또는 248nm 등의 엑시머 광을 발생시킨다.

상기 엑시머 광은 공기나 물에 반응하여 유기 화합물을 효과적으로 분해하는 여기 산소 원자나 OH 래디컬 등을 생성시킬 수 있다.

그러므로, 유기 화합물로 이루어지는 오염 물질의 분해에 바람직하게 이용되고 있다. 또, 엑시머 광은 광자 에너지가 강하기 때문에, 직접 조사체에 반응시키는 표면 개질 처리 등에 이용되고 있다.

예를 들면, 반도체 산업의 분야에 있어서는 실리콘웨이퍼나 유리 기판을 오염시킨 유기 화합물을 분해하는 드라이 세정에 응용되거나, 반도체 재료의 표면 활성화 처리나 소프트 애싱(ashing)에 응용되고 있다.

또한, 플라즈마 디스플레이 패널의 형광 발광, LCD 프로세스, 재료 관련 분야에 있어서의 수지나 금속 재료의 표면 활성화 처리, 또는 표면 개질 처리 등의 다방면에서 응용되고 있다.

또한, 엑시머 광은 환경 기술 분야에 있어서, 오존의 생성, 수중 ·대기의 오염 정화, 불순물을 함유하지 않은 물의 제조 공정에 이용되고 있다.

상기와 같은 응용 분야의 확대 중, 대면적의 피조사체의 각 부에 균일한 조도로 조사하고자 하는 요구나 연속하여 이동하는 공정 중에 균일한 조도로 일정 시간 조사하고자 하는 요구가 있다.

예를 들면, LCD(액정 패널)나 PDP(플라즈마 디스플레이 패널) 등의 대면적의 표시 소자에 대하여, 그곳에 부착되는 오염 물질을 효율적으로 분해하는 것이 가능한 엑시머 조사 장치가 요구되고 있다.

최근, 이러한 엑시머 조사 장치의 현재 상태 및 요구에 대해서는 발생하는 엑시머 광을 효율적으로 조사하기 위한 고안이 다양하게 검토되고 있다.

예를 들면, (a) 엑시머 램프가 장착되는 박스 내에 질소 가스를 흐르게 함으로써, 엑시머 램프로부터 발생하는 엑시머 광이 흡수되지 않도록 하거나, (b) 엑시머 램프가 장착되는 박스의 유리창이나 엑시머 램프의 방전 용량을 투과성이 우수한 석영 유리로 재질 변경함으로써, 엑시머 광의 투과성을 높이거나, (c) 엑시머 램프의 배면측에 반사판을 설치하거나, 그 반사판의 형상을 고안하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 엑시머 램프를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 종래의 엑시머 방전램프를 나타낸 개략적인 구성도이고, 도 1b는 도 1의 A 부분에 대한 확대 단면도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 석영을 재료로 하여 만들어진 이중 구조의 방전용기(11)와, 상기 방전용기(11) 내관의 안쪽에 구성되는 금속전극(내부전극)(12)과, 상기 방전용기(11) 외관의 바깥쪽에 구성되는 금속망 전극(외부전극)(13)과, 상기 이중 구조의 방전용기(11) 내부에 충전되는 방전가스(예를 들면, Xe)(14)로 이루어져 있다.

상기와 같이 내부전극과 외부전극이 형성된 방전용기(11)의 일측에서 내부전극(12)과 외부전극(13)에 전원단(15)에서 교류의 고전압을 인가하면, 이중 구조의 방전용기 사이에서 방전 플라즈마(16)가 발생된다.

여기서, 상기 방전 플라즈마(16)는 높은 에너지(energy)의 전자를 포함하고 있고 순간적으로 소멸하는 특성이 있다.

상기 방전 플라즈마(16)에 의해 방전 가스(Xe)(14)의 원자가 여기되고 순간적으로 엑시머 상태(Xe2*)가 된다. 이 엑시머 상태에서 원래의 상태(기저상태)로 돌아오면 엑시머 특유의 스펙트럼(spectrum)을 발광(엑시머 발광)한다.

상기 발광 스펙트럼은 충전된 방전 가스(14)에 의하여 설정이 가능하고, 상기 방전 가스(14)는 172㎚의 중심 파장을 갖는 단색광을 발광한다.

도 2a는 종래 기술에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극을 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 B 부분에 대한 확대 단면도이다.

도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 외부전극(13)은 금속 세선으로 망을 짜서 방전용기(11)에 끼워진 상태로서, 그물망 형상을 갖고 있다.

도 3은 종래 기술에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 금속 세선(細線)을 그물처럼 엮어 이중 구조로 제작된 방전용기(11)의 외곽에 끼워 외부전극(13)을 형성한다.

여기서, 상기 금속 세선을 엮어서 만들어진 그물망 형상의 외부전극(13)은 신축성을 가지고 있기 때문에 상기 방전용기(11)와 보다 긴밀하게 밀착된다.

또한, 상기 방전용기(11)는 외형이 원통형상을 갖고 그 내부에 방전에 의해 엑시머 분자를 형성하는 방전용 가스가 충전되어 있다.

또한, 상기 방전용기(11)는 석영유리로 만든 내측관과 외측관을 동축으로 배치해서 중공 원통형상으로 형성한다. 구체적으로는, 예를 들면 전체길이 약 150mm, 내측관의 외경 14mm, 외측관의 내경 약 25mm, 두께 1mm로 구성된다.

그리고 상기 내측관은 그 외표면에 광반사판을 겸한 알루미늄으로 이루어진 내부전극이 배치되며, 그 두께는 약 0.005mm 정도이다.

이어, 상기 외측관은 유전체 배리어 방전의 유전체와 광취출 윈도우를 겸용하고 있으며, 외부면에는 망형의 외부전극(13)이 형성되어 있다.

또한, 상기 방전용기(13)의 방전공간에는 방전용 가스로서 크세논(Xe) 가스를 약 300Torr 정도 봉입한다.

그리고 상기와 같이 형성된 각 전극에 주파수 20kHz의 전원으로 램프 1cm당 2W의 전력으로 방전시켰더니, 파장 172㎚와 그 부근의 자외선이 고효율로 방사되었다.

그러나 상기와 같은 종래의 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 금속 세선(細線)으로 망을 짜서 방전용기에 그물망 형상의 외부전극을 삽입하여 형성함으로써 외부전극이 신축성을 가지고 있어 방전용기 외벽에 완전하게 밀착하는데 기여하고 있으나, 금속 세선이 교차하는 위치에서는 방전용기와의 완전 밀착이 이루어지지 않기 때문에 들뜨게 된다.

따라서 들뜬 부분은 방전용기와 내 ·외부전극 사이의 방전이 다른 곳에 비해 적게 발생되므로 방전 효율을 저하시켜 부분적으로 조도 감소를 유발하고, 조도가 감소함에 따라 세정 효과 및 표면 개질에 대한 성능도 저하시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 방전용기의 외벽에 그물망 형상의 외부전극을 완전하게 밀착시키어 들뜬 부분을 제거함으로써 방전 효율 및 조도를 향상시킬 수 있도록 한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법은 석영유리로 이루어진 이중 구조의 방전용기의 내부에 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 내측면과 외측면에 각각 내부전극 및 외부전극이 형성되어 있는 엑시머 방전램프에 있어서, 상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 제 1 외부전극을 형성하는 단계, 상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 상기 제 2 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제 1, 제 2 외부전극은 진공 증착법 또는 전기 도금법을 이용하여 형성한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법은 석영유리로 이루어진 이중 구조의 방전용기의 내부에 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 내측면과 외측면에 각각 내부전극 및 외부전극이 형성되어 있는 엑시머 방전램프에 있어서, 상기 방전용기의 외측면에 제 1 금속막을 증착하는 단계, 상기 제 1 금속막상에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 포토레지스트를 형성하는 단계, 상기 제 1 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 제 1 방향을 갖는 제 1 외부전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 외부전극을 포함한 방전용기의 외측면에 제 2 금속막을 형성하는 단계, 상기 제 2 금속막상에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 포토레지스트를 형성하는 단계, 상기 제 2 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 2 방향을 갖는 제 2 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 도면이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 석영유리로 이루어지고 내부에 방전가스가 봉입된 이중 구조의 방전용기(31)에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크(32)를 덮는다.

여기서, 상기 제 1 마스크(32)에 형성된 개구부는 얇은 금속판재에 정밀 펀치(punch) 작업을 통해 형성한다.

이어, 상기 제 1 마스크(32)가 덮여진 방전용기(31)를 진공 증착 장비의 챔버 내부로 로딩한 후, 상기 방전용기(31)의 외부 표면에 제 1 방향을 갖는 제 1 외부전극(33)을 형성한다.

여기서, 상기 제 1 외부전극(33)은 상기 제 1 마스크(32)에 형성된 개구부에 대응되어 상기 방전용기(31)의 외벽에 형성된다.

또한, 상기 방전용기(31)는 석영유리로 만든 내측관과 외측관을 동축으로 배치해서 중공 원통형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 예를 들면 전체길이 약 150mm, 내측관의 외경 14mm, 외측관의 내경 약 25mm, 두께 1mm로 구성된다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 마스크(32)를 제거하고, 상기 제 1 방향으로 제 1 외부전극(33)이 형성된 방전용기(31)의 외벽에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 마스크(34)를 덮는다.

이어, 상기 제 2 마스크(34)가 덮여진 방전용기(31)를 진공 증착 장비의 챔버 내부로 로딩한 후, 이온 증착법에 의해 상기 방전용기(31)의 외부 표면에 제 2 방향을 갖는 제 2 외부전극(35)을 형성한다.

여기서, 상기 제 1 방향 및 제 2 방향으로 갖고 형성된 제 1 외부전극(33)과 제 2 외부전극(35)은 그물 형태의 금속망 전극이 된다.

한편, 도 5는 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극을 형성하기 위한 진공 증착 장비를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 고온 진공챔버(100)의 내부에 구성된 홀더(200)에 제 1 마스크(32) 또는 제 2 마스크(34)가 덮여진 방전용기(31)를 로딩하고, 상기 방전용기(31)의 외부 표면에 증착하고자 하는 금속(300)을 원자 또는 분자 단위로 증착하여 제 1 외부전극(33) 또는 제 2 외부전극(35)을 형성한다.

여기서, 상기 방전용기(31)는 상기 홀더(200)에서 회전이 가능하도록 로딩되어 있고, 상기 제 1 외부전극(33) 또는 제 2 외부전극(35)을 형성할 때 회전하면서 방전용기(31)의 외부표면에 형성하게 된다.

한편, 상기 금속 이온의 증착방법은 텅스텐필라멘트 도가니로에서 금속을 증기화하고, 열전자 충돌에 의해 밖으로 분출된 금속 증기는 분자형태 혹은 클러스터(cluster)를 형성하여 전자기장 내에서 이온화되고 입자 가속기에 의해 이온이 기판에 충돌하여 막을 형성하는 기술이다.

본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법에서는 서로 수직한 방향으로 복수개의 개구부가 정의된 두 장의 마스크를 사용하여 진공 증착법으로 형성하고 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법은 전기도금법 또는 포토리소그래피 공정도 가능하며 제작 환경에 따라 임의로 선택할 수 있다.

상기 전기도금법은 외부 전원을 이용하여 음극 표면상에 금속을 도금시키는 방법이다. 전해질 수용액 중에서 두 개의 전극을 넣고 전원에 연결하여 전압을 가해주면 외부회로를 따라 전자가 전하를 운반하고(전자전도체) 이온들은 전해액내의 전하를 운반(이온전도체)한다. 전류가 연속적으로 흐르기 위해서는 전극과 전해질 수용액간의 계면에서 전하이동이 일어나야 한다. 이때 전해질 수용액 중의 금속이온이 음극계면에서 환원되고 음이온들은 양극에서 산화하게 된다.

따라서 방전용기의 외벽에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크를 덮고, 상기와 같은 전기도금법을 이용하여 제 1 방향을 갖는 제 1 외부전극을 형성한다.

이어, 상기 제 1 마스크를 제거한 후 상기 제 1 방향과 수직한 방향으로 복수개의 개구부를 갖는 제 2 마스크를 덮고, 상기와 같은 전기도금법을 이용하여 제 2 방향을 갖는 제 2 외부전극을 형성함으로써 방전용기의 외벽에 그물망 형상의 외부전극을 형성할 수가 있다.

또한, 포토리소그래피 공정은 방전용기의 외벽에 금속막을 증착한 후 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크 또는 제 2 마스크를 이용하여 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 그물망 형상의 외부전극을 형성할 수 있다.

즉, 상기 방전용기의 외측면에 제 1 금속막을 증착하고, 상기 제 1 금속막상에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 포토레지스트를 형성한다.

이어, 상기 제 1 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 제 1 방향을 갖는 제 1 외부전극을 형성한다.

이어, 상기 제 1 외부전극을 포함한 방전용기의 외측면에 제 2 금속막을 형성하고, 상기 제 2 금속막상에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 포토레지스트를 형성한다.

그리고 상기 제 2 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 2 방향을 갖는 제 2 외부전극을 형성함으로써 그물망 형상의 외부전극을 형성한다.

한편, 상기 제 1, 제 2 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하고 있지만, 그밖에 도전성 금속 중 어느 하나 또는 합금된 금속을 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 방전용기의 외부표면에 증착에 의해 금속망 전극인 외부전극을 형성함으로써 금속 세선간 교차 부분에서 방전용기와의 들뜸 현상이 발생하는 종래와 달리 방전용기에 완전 밀착하여 방전 효율을 보다 좋게 할 수 있고, 이에 따라 조도가 개선되어 액정표시장치의 제조 공정시에 세정 및 표면 개질 효과를 개선할 수 있다.

도 1a는 종래의 엑시머 방전램프를 나타낸 개략적인 구성도

도 1b는 도 1의 A 부분에 대한 확대 단면도

도 2a는 종래 기술에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극을 나타낸 도면

도 2b는 도 2a의 B 부분에 대한 확대 단면도

도 3은 종래 기술에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 도면

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법을 나타낸 개략적인 도면

도 5는 본 발명에 의한 엑시머 방전램프의 외부전극을 형성하기 위한 진공 증착 장비를 나타낸 개략적인 구성도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31 : 방전용기 32 : 제 1 마스크

33 : 제 1 외부전극 34 : 제 2 마스크

35 : 제 2 외부전극

Claims (7)

1. 석영유리로 이루어진 이중 구조의 방전용기의 내부에 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 내측면과 외측면에 각각 내부전극 및 외부전극이 형성되어 있는 엑시머 방전램프에 있어서,

   상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 제 1 외부전극을 형성하는 단계;

   상기 방전용기의 외측면에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 마스크를 덮고 상기 개구부를 통해 상기 제 2 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 외부전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 외부전극은 상기 제 1 마스크 또는 제 2 마스크가 끼워진 방전용기를 진공챔버의 홀더에 로딩한 후 진공 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 홀더에 로딩된 방전용기는 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 마스크 또는 제 2 마스크가 덮어진 방전용기의 외벽에 전기도금법을 이용하여 제 1 외부전극 또는 제 2 외부전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
6. 석영유리로 이루어진 이중 구조의 방전용기의 내부에 방전용 가스가 충전되고, 상기 방전용기의 내측면과 외측면에 각각 내부전극 및 외부전극이 형성되어 있는 엑시머 방전램프에 있어서,

   상기 방전용기의 외측면에 제 1 금속막을 증착하는 단계;

   상기 제 1 금속막상에 일정한 간격을 갖고 제 1 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 1 포토레지스트를 형성하는 단계;

   상기 제 1 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 제 1 방향을 갖는 제 1 외부전극을 형성하는 단계;

   상기 제 1 외부전극을 포함한 방전용기의 외측면에 제 2 금속막을 형성하는 단계;

   상기 제 2 금속막상에 일정한 간격을 갖고 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 복수개의 개구부가 형성된 제 2 포토레지스트를 형성하는 단계;

   상기 제 2 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 2 방향을 갖는 제 2 외부전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 엑시머 방전램프의 외부전극 형성방법.