KR20160075518A - 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 위한 가스 흐름 디바이스 - Google Patents

기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 위한 가스 흐름 디바이스 Download PDF

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KR20160075518A
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카를로스 리베이로
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오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 페피콘
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Abstract

본 발명은 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은, 챔버 내에서 기판 홀더들 위에 있는 적어도 하나의 방사선 소스를 포함하고, 기판 홀더들에는 처리될 기판들이 장착되고, 챔버는 챔버 내에서 가스 흐름을 유지하기 위해 적어도 하나의 가스 인입구와 적어도 하나의 가스 출구를 갖는 수단을 갖는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템으로서, 적어도 하나의 가스 인입구가 기판 홀더들 부근에 위치해 있어서, 적어도 하나의 가스 인입구에 의해 흘러들어온 가스가, 가스 출구를 통해 챔버를 바로 빠져나가기 전에 또는 적어도 하나의 방사선 소스 주변을 흐른 후 빠져나가기 전에, 제일먼저 기판 홀더들 주변에 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 위한 가스 흐름 디바이스{GAS FLOW DEVICE FOR A SYSTEM FOR THE RADIATION TREATMENT OF SUBSTRATES}
본 발명은 기판들을 건조시키기 위한 적외선 방사선(IR 방사선) 및/또는 UV 경화 페인트를 경화시키기 위한 극자외선 방사선(UV 방사선)과 같은 전자기 방사선을 이용한 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템에 관한 것이다.
이러한 시스템들은, 예컨대, 페인트 시스템들의 컴포넌트로서 이용된다. 이러한 페인트 시스템들에서는, 일반적으로 제1 단계에서 기판 표면이 세정된다. 이것은, 예컨대, 공기압을 통해 및/또는 표면을 이온화하는 수단을 통해 또는 물 또는 수용성 알콜계, 또는 솔벤트 함유 용액과 같은 액체 배지로 또는 블라스팅 물질 또는 CO2와 같은 고체로 표면을 블라스팅함으로써, 또는 가능하게는 초음파 또는 마이크로파와 같은 파(wave)들의 작용과 함께 기판을 수용성 알콜계, 또는 솔벤트 함유 용액 내에 담금으로써 행해질 수 있다.
액체 배지로 세정하는 경우, IR 열 파(heat wave)들이 후속 건조를 위해 이용될 수도 있다.
제2 단계에서, 그 후, 본 발명에 따라 실제 페인트층이 페인트 디스퍼젼 상에 스프레이되어 도포될 수 있다. 그 후에는 이미 페인팅된 기판이 베이킹(bake)되는 단계가 뒤따른다. 이것은 주변 공기를 가열시키고/가열시키거나 예컨대 50℃~80℃에서 적외선 방사선(IR)을 조사함으로써 수행될 수 있다. 이것은 페인트 디스퍼젼 내에 보통 존재하는 솔벤트를 증발시키게 한다. 오늘날 광범위하게 이용되고 있는 UV 경화 페인트들, 즉 UV 광에 의해 경화되는 페인트들에서, 이러한 경화는 솔벤트의 휘발화가 뒤따르는 단계에서 발생한다. 응용에 따라, 이러한 공정 단계들에서 IR 및/또는 UV 램프들이 이용된다. 본 설명에서는, IR 방사선을 이용한 건조 공정 및/또는 UV 방사선을 이용한 경화 공정을 일률적으로 방사선 처리라고 부른다.
종래기술에 따르면, 솔벤트들이 주변환경 내와 작업 환경 내로 자유롭게 휘발화되는 것을 방지하기 위해, 이러한 공정들은 처리 챔버들 내에서 수행된다.
이것은, 예컨대 기판 부근에서 솔벤트 농도를 최소화하고 이에 따라 또한 건조 및/또는 경화 공정을 가속화하기 위해 연속적 가스 교환이 발생하는 것을 보장하도록 의도된 것이다. 종래기술에 따르면, 도 1에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 방사선 처리가 폐쇄형 챔버(1) 내에서 수행된다. 방사선 소스(9, 9', 9'')가 챔버(1)의 상단부에 제공되고, 기판들이 장착될 기판 홀더들(11, 11')은 하단부에 배치된다. 도 1은 조사(irradiate)될 컴포넌트들이 장착될 수 있는, 두 개의 스핀들(spindle)의 형태의 기판 홀더들을 도시한다. 방사선 소스들(9, 9', 9'')을 기판 홀더들(11, 11') 아래에 배치하는 것도 가능할 것이지만, 이것은 일반적으로 기피되는데, 그 이유는 기판들로부터 떨어지는 페인트 잔류물들에 의해 방사선 소스들(9, 9', 9'')이 오염되는 위험을 무릎쓰지 않기 위함이다.
종래기술에 따르면, 챔버 천장에는 유입 영역(7)이 제공되며, 이 유입 영역(7)을 통해, 인입구(3)로부터 제공되는 공기와 같은 가스는 챔버 내로 흘러들어온다. 종래기술에 따르면, 가스는 방사선 소스들(9, 9', 9'')을 지나친 후, 기판들(11, 11')을 지나, 챔버의 하단 영역 내로 흘러들어가며, 이 하단 영역에서 가스는 출구(5)를 통해 챔버(1)로부터 빨려나간다. 종래기술에 따른 이러한 배치로 인해, 흐름과 중력이 함께 작용하여 먼지와 같은 불순물들과 솔벤트가 실질적으로 빨려나간다. 도 1에서는 화살표들을 이용하여 가스 흐름과 그 방향이 개략적으로 도시되고 있다.
하지만, 종래기술에 따른 배열은 기판들을 지나쳐 흐르는 가스 흐름이 제일먼저 방사선 소스들을 통과한다는 점에서 불리하다. 방사선 소스들은 작동 동안 일반적으로 뜨거운데, 이것은 가스 흐름의 제어되지 않은 가열을 야기시킨다. 이것은 일정치 않은 온도를 갖는 가스 흐름이 기판 홀더들(11, 11')에 작용하여 기판 홀더들의 폭에 걸쳐 심지어 온도 구배가 일어날 수 있다는 것을 의미한다. 하지만, 건조 및/또는 경화 공정은 우세적 온도에 의해 크게 영향을 받는다. 그러므로, 일정치 않은 온도 조건들은 제어되지 않은 공정을 급격하게 초래시킨다. 특히, 온도 구배가 존재하는 경우에 이상이 발생한다. 이러한 문제는, 방사선 소스들 자체는 일반적으로 온도 안정화되어 있지 않다는 사실로 인해 더욱 심각해지고 있다. 개시 단계에서, 방사선 소스들은 다소 냉각되어 있지만, 장기간의 작동 후에는 상당히 가열된다. 이러한 문제는 실제에서는 방사선 소스들에서 수행되는 명시적인 냉각 단계들을 통해 감소될 수 있다. 하지만, 이러한 단계들은 상당한 기술적 복잡성을 수반하며, 이에 따라 비용이 많이 든다.
전술한 바에 따르면, 종래기술의 상술한 문제들을 감소시키고, 바람직하게는 완전히 극복하기 위해 이용될 수 있는 방사선 처리 장비가 이용가능하게 하는 것이 요망될 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 이러한 시스템을 생성하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상술한 문제들은 청구항 제1항에 따른 시스템에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 포함한다. 본 발명에 따르면, 원리적으로, 본 문제들은 챔버에 진입한 직후 기판들을 지나쳐 흐르는 가스 흐름을 챔버 내에서 구축함으로써 해결된다. 가스 흐름은 열을 방사하고 있을 수 있는 방사선 소스들을 이전에 지나쳐 흐르지 않기 때문에, 가스 흐름의 온도는 일정해지며, 또한 희망하는 안정값으로 손쉽게 조정될 수 있다.
이제부터는 본 발명과 본 발명의 이로운 실시예들을 도면들을 참조하여 예를 들면서 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방사선 처리 챔버들을 포함하는 페인트 시스템의 가능한 레이아웃을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시스템을 도시한다. 본 도면은 조사될 기판들(11, 11')과 방사선 소스들(9, 9', 9'')을 포함하는 챔버(201)를 도시한다. 가스 인입구(203)가 기판들(11, 11') 부근의 바닥에서, 챔버 내에 제공된다. 이 실시예에 따르면, 가스 출구(205)가 챔버 천장 부근에 제공되며, 가스 출구(205) 앞쪽에 챔버 천장(207)이 위치할 수 있다. 시스템의 동작 동안, 이제 가스는 초기에 챔버 내로 이동한 후 방사선 소스들(9, 9', 9'') 주변에 흐르기 전, 기판들(11, 11')을 지나쳐 흐르고, 택일적 사항의 챔버 천장(207)을 거쳐서, 가스 출구(205)를 통해 밖으로 나간다. 이러한 방식으로, 기판들(11, 11')을 지나쳐 흐르는 가스의 온도는 일정해지며, 본 공정은 미리정해진 안정된 온도 조건들 하에서 수행될 수 있다. 유리하게는, 먼지 수집기들로서 기능을 할 수 있는 리세스들(209)이 챔버의 가장자리 영역들에 제공된다.
도 3에서는 본 발명의 이로운 제2 실시예가 도시된다. 이 실시예에서, 기판들(11, 11') 위에 위치해 있는 방사선 소스들(9, 9', 9'')을 갖는 챔버(301)는 기판들(11, 11') 아래의 챔버의 하단 영역에 있는 제1 인입구(303)와, 방사선 소스들(9, 9', 9'') 위의 챔버의 상단 영역에 있는 제2 인입구(305) 둘 다를 통한 가스 흐름으로 작동된다. 유리하게는, 챔버의 1/2 높이에서, 출구들(311, 311')이 제공되는데, 이 출구들(311, 311')은 대칭적으로 위치하는 것이 바람직하다. 도면에서 화살표들로 표시된 바와 같은, 이 실시예에서의 두 개의 가스 흐름들은 대략 수직 높이의 1/2 지점, 즉 방사선 소스들(9, 9', 9'')과 기판들(11, 11') 사이에서 만나서, 횡측으로 위치해 있는 출구들(311, 311')을 통해 챔버 내부를 빠져나간다. 본 발명의 이러한 특히 바람직한 실시예는 가스 흐름 내에 혼입되어 있는 먼지 입자들이 챔버의 가장자리로 이송되려는 경향이 있는 특별한 장점을 갖는다. 먼지 수집기들로서 기능을 할 수 있는 리세스들(309)이 챔버에서 여전히 제공되면, 챔버 내에 존재하여 주로 출구들(311, 311')쪽으로 이송되겠지만 그럼에도 불구하고 가스 흐름으로부터 분리되는 먼지가 있으면 그 어떠한 먼지도 주로 먼지 수집기에서 수집된다. 특별히 바람직한 실시예에 따르면, 착탈식 용기(313)가 리세스들(309) 각각 내에 각각 제공되는데, 이에 따라 이 용기 내에 먼지가 수집되고, 용기를 밖으로 꺼내 비어버림으로써 이러한 먼지는 손쉽게 폐기될 수 있다. 당연히, 이러한 용기는 본 발명의 다른 실시예들에서도 이용될 수 있다.
본 출원은 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템을 개시하며, 이 시스템은, 챔버 내에서 기판 홀더들 위에 있는 적어도 하나의 방사선 소스를 포함하고, 기판 홀더들에는 처리될 기판들이 장착되고, 챔버는 챔버 내에서 가스 흐름을 유지하기 위해 적어도 하나의 가스 인입구와 적어도 하나의 가스 출구를 갖는 수단을 가지며, 본 시스템은, 적어도 하나의 가스 인입구가 기판 홀더들 부근에 위치해 있어서, 적어도 하나의 가스 인입구에 의해 흘러들어온 가스가, 가스 출구를 통해 챔버를 바로 빠져나가기 전에 또는 적어도 하나의 방사선 소스 주변을 흐른 후 빠져나가기 전에, 제일먼저 기판 홀더들 주변에 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 시스템에서, 가스 출구는 적어도 하나의 방사선 소스 부근에 제공될 수 있어서, 가스는, 기판 홀더들 주변에 흐른 후, 가스 출구를 통해 챔버를 빠져나가기 전에, 적어도 하나의 방사선 소스 주변에 흐른다.
가스 출구는 기판 홀더들과 적어도 하나의 방사선 소스 사이의 높이에서 제공될 수 있다.
적어도 하나의 방사선 소스의 부근에서, 제2 가스 입구가 제공될 수 있으며, 이로써, 제2 가스 입구를 통해 흘러들어온 가스는 기판 홀더들쪽으로 거슬러 흘러올라오는 가스와 만나기 전에 제일먼저 적어도 하나의 방사선 소스 주변에 흐르고, 이 기판 홀더들쪽으로 거슬러 흘러올라오는 가스와 함께 가스 출구를 통해 챔버 밖으로 흘러나간다.
챔버의 하단 가장자리에서는, 리세스들이 제공됨으로써, 이 리세스들의 부근에서의 흐름을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 이러한 리세스들은 먼지 수집기들로서 기능을 한다.
리세스들 내에는 착탈식 용기들이 제공될 수 있다.
도 4에서는 본 발명의 특히 바람직한 제3 실시예가 도시된다. 이 경우에서는, 기판들(11, 11') 위에 위치해 있는 방사선 소스들(9, 9', 9'')을 갖는 챔버(401)가 기판들(11, 11') 아래의, 챔버의 하단 영역에 있는 인입구들(421, 421') 둘 다를 통한 가스 흐름들로 작동된다. 가스 또는 가스들은 기판들(11, 11') 주변에서 흐르고, 챔버의 하단 영역에 있는 가스 출구(423)를 통해 부분적으로 챔버를 빠져나가고 챔버의 상단 영역에 있는 가스 출구(405)를 통해 부분적으로 챔버를 빠져나간다. 본 실시예에 따르면, 가스 인입구 및/또는 출구 디바이스들(421, 421', 423) 각각은, 적어도 가스 흐름 디바이스들을 따라 본질적으로 층류가 존재하고, 그 결과로서, 난류 현상으로 인해 퇴적물들(예컨대, 먼지 또는 오물)이 축적되지 않도록, 흐름 방향으로 한쪽 치수가 점점 좁아졌다가 흐름 방향으로 다시 넓어지는 유동관들을 포함한다. 본 실시예의 특히 바람직한 변형예에서, 유동관들은 금속 박판과 같은 변형가능한 판 물질로 구성된다. 도 4에서는, 유동관들 각각이 이중벽 설계를 갖는 것으로서 도시되고 있으며, 이 두 개의 벽들은 예컨대 20㎜의 갭(S)을 두고 서로 이격되어 있도록 구현된다. 이러한 갭은 건조를 위해 이용되는 뜨거운 공기로 인해 챔버 내에서 100℃ 이상의 온도가 손쉽게 발생할 수 있기 때문에, 무엇보다도 특히 유리한 열 절연성을 생산시킨다. 가스는 가스 인입구 디바이스들(421, 421')의 원형 개구들(21, 21')을 통해 흘러들어오고, 그 일부분이 가스 출구 디바이스들(423)의 원형 개구들(23)을 통해 흘러나간다.
제3 변형예의 바람직한 실시예에 따르면, 개별적인 가스 흐름 디바이스들은, 예컨대, 클램프 레일이나 또는 캡들(30, 30')에 의해 두 개의 각각의 가스 흐름 디바이스들을 함께 홀딩할 수 있도록 하여, 예컨대, 이 영역에서도 층류를 유지하는 것이 가능하도록 하기 위한 러그(lug)들을 상단부에 갖는다.
특히, 본 발명은 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템(401)을 개시하며, 본 시스템은, 처리될 기판들이 장착될 기판 홀더들(11, 11') 위에 위치해 있는 적어도 하나의 방사선 소스(9, 9', 9'')를 챔버 내에 갖고, 상기 챔버는 챔버 내에서 가스 흐름을 유지하기 위해 적어도 하나의 가스 인입구(421, 421')와 적어도 하나의 가스 출구(423, 405)를 갖는 수단을 가지며, 기판 홀더(11, 11') 아래의 영역에는 가스 흐름 디바이스가 위치하고, 상기 가스 흐름 디바이스는 흐름 방향으로 점점 좁아졌다가 다운스트림 단부쪽으로 다시 넓어지는 유동관들을 갖는 엘리먼트들을 가스 인입구(421, 421') 및 가스 출구(423, 405)가 포함하도록 구현되어, 그 결과로, 시스템의 동작 동안에, 적어도 가스 흐름 디바이스 내에서 층류가 본질적으로 만연함에 따라, 난류 현상으로 인해 퇴적물들이 발생하지 않도록 한다.
바람직하게는, 유동관들을 구성하는 방사선 처리를 위한 시스템(401)의 엘리먼트들은 바람직하게는 금속 박판으로 구성된 변형가능한 판들로 형성된다.
바람직하게는, 유동관들을 구성하는 엘리먼트들 중 적어도 두 개의 엘리먼트들은 단순한 조립 또는 조립해제를 가능하게 하는 레일들, 클램프들, 및/또는 캡들(30, 30')에 의해 상단 영역 내에서 함께 홀딩된다.
바람직하게는, 유동관들을 구성하는 엘리먼트들은 적어도 이중벽으로 되어 있으며, 적어도 두 개의 벽들은 서로 이격되어 있음으로써, 이에 따라 열 절연 갭(S)을 형성한다.

Claims (4)

  1. 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템(401)에 있어서, 챔버 내에서 기판 홀더들(11, 11') 위에 있는 적어도 하나의 방사선 소스(9, 9', 9'')를 포함하고, 상기 기판 홀더들에는 처리될 기판들이 장착되고, 상기 챔버는 상기 챔버 내에서 가스 흐름을 유지하기 위해 적어도 하나의 가스 인입구(421, 421')와 적어도 하나의 가스 출구(423, 405)를 갖는 수단을 갖는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템으로서, 기판 홀더(11, 11') 아래의 영역에는 가스 흐름 디바이스가 위치하고, 상기 가스 흐름 디바이스는 흐름 방향으로 점점 좁아졌다가 다운스트림 단부쪽으로 다시 넓어지는 유동관들을 갖는 엘리먼트들을 상기 가스 인입구(421, 421') 및 상기 가스 출구(423, 405)가 포함하도록 구현되어, 그 결과로, 상기 시스템의 동작 동안에, 적어도 상기 가스 흐름 디바이스 내에서 층류가 본질적으로 만연함에 따라, 난류 현상으로 인해 퇴적물들이 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유동관들을 구성하는 엘리먼트들은 바람직하게는 금속 박판으로 구성된 변형가능한 판들로 형성된 것을 특징으로 하는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유동관들을 구성하는 엘리먼트들 중 적어도 두 개의 엘리먼트들은 단순한 조립 또는 조립해제를 가능하게 하는 레일들, 클램프들, 및/또는 캡들에 의해 상단 영역(30, 30') 내에서 함께 홀딩되는 것을 특징으로 하는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유동관들을 구성하는 엘리먼트들은 적어도 이중벽으로 되어 있으며, 적어도 두 개의 벽들은 서로 이격되어 있음으로써, 이에 따라 열 절연 갭(S)을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판들의 방사선 처리를 위한 시스템.
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