KR20180014436A - 진공 호환 ｌｅｄ 기판 가열기 - Google Patents

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그레이 이. 와이카
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Abstract

진공 상태로 유지될 수 있는 챔버 내에서 기판들을 가열하기 위한 시스템이 개시된다. LED 기판 가열기는 측벽들에 의해 둘러싸인 리세스된 부분을 갖는 베이스를 포함한다. 복수의 발광 다이오드(light emitting diode; LED)들은 리세스된 부분 내에 배치된다. LED들은 GaN 또는 GaP LED들일 수 있으며, 이들은 실리콘 또는 실리콘 상의 코팅에 의해 용이하게 흡수되는 파장에서 광을 방출하고, 따라서 기판을 빠르고 효율적으로 가열한다. 투명 윈도우가 리세스된 부분 위에 배치되며, 이는 그 안에 복수의 LED들이 배치되는 밀봉된 인클로저를 형성한다. 밀봉 개스킷이 측벽들과 윈도우 사이에 배치될 수 있다.

Description

진공 호환 ＬＥＤ 기판 가열기
본 개시의 실시예들은 기판을 가열하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 예컨대 진공 챔버 내에서 LED들을 사용하여 기판을 가열하기 위한 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조는 복수의 개별적이고 복잡한 프로세스들을 수반한다. 반도체 기판은 전형적으로 제조 프로세스 동안 다수의 프로세스들을 겪는다. 이러한 프로세스들은, 환경과는 상이한 프로세싱 조건으로 유지될 수 있는 프로세싱 챔버 내에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 챔버는 진공 상태로 유지될 수 있다.
프로세싱 이전에 및/또는 이후에 기판을 가열하는 것은 다수의 반도체 제조 프로세스들에서 일반적이다. 다수의 경우들에 있어서, 기판은 프로세싱 온도에 가까운 온도까지 가열되며, 그런 다음 플래튼으로 이송된다. 이러한 예열은, 차가운 기판이 뜨거운 플래튼과 접촉할 때 기판이 뒤틀리는 것, 펑하고 튀어 오르는 것 및 움직이는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 이러한 현상은 입자들의 생성 및 잘못된 핸들링(mishandling)을 생성할 수 있으며, 전체 프로세스 수율을 감소시킬 수 있다.
추가적으로, 일부 실시예들에 있어서, 기판은, 기판이 챔버를 이탈할 때 응결(condensation)의 가능성을 제거하기 위하여 차가운 프로세스를 겪은 이후에 데워질 수 있다.
특정 실시예들에 있어서, 전용 예열 스테이션이 이러한 기능을 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 예열 스테이션은 기판 상에 초점이 맞추어진 하나 이상의 적외선 램프들을 포함할 수 있다. 예열 스테이션이 효과적으로 기판의 온도를 상승시키는 동안에, 예열 스테이션은 스루풋에 대하여 부정적인 영향을 갖는다. 특히, 기판은 기판에 대하여 희망되는 온도에 도달하기 위하여 상당한 시간 동안 예열 스테이션에 배치될 수 있다. 추가적으로, 적외선 램프들은 기판을 가열함에 있어서 상당히 비효율적이다. 추가로, 적외선 램프들은 다소 클 수 있으며 챔버 내에서 상당한 양의 공간을 소비한다. 예를 들어, 적외선 램프들은 4 내지 8 인치 사이의 두께일 수 있다.
적외선 램프들의 사용 없이 기판을 가열하기 위한 장치가 존재하는 경우 유익할 것이다. 추가로, 장치가 챔버 내에서 더 적은 공간을 점유하는 경우 유익할 것이다.
진공 상태로 유지될 수 있는 챔버 내에서 기판들을 가열하기 위한 시스템이 개시된다. LED 기판 가열기는 측벽들에 의해 획정(define)된 리세스된(recessed) 부분을 갖는 베이스를 포함한다. 복수의 발광 다이오드(light emitting diode; LED)들은 리세스된 부분 내에 배치된다. LED들은 GaN 또는 GaP LED들일 수 있으며, 이들은 실리콘 또는 실리콘 상의 코팅에 의해 용이하게 흡수되는 파장에서 광을 방출하고, 따라서 기판을 빠르고 효율적으로 가열한다. 윈도우(window)가 리세스된 부분 위에 배치되며, 이는 그 안에 복수의 LED들이 배치되는 밀봉된 인클로저(enclosure)를 형성한다. 밀봉 개스킷(sealing gasket)이 측벽들과 윈도우 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 장치가 개시된다. 장치는 복수의 LED들을 포함하는 전기 회로를 포함하는 밀봉된 인클로저를 포함하며, 여기에서 밀봉된 인클로저의 상단 표면은 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에 투과성인 윈도우를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 밀봉된 인클로저는 공기를 제거하기 위해 봉지재(encapsulate)로 채워진다.
다른 실시예에 따르면, LED 기판 가열기가 개시된다. LED 기판 가열기는, 측벽들에 의해 둘러싸인 리세스된 부분을 갖는 베이스; 리세스된 부분 내에 배치되는 복수의 LED들을 포함하는 전기 회로; 및 측벽들의 상단 상에 배치되고 리세스된 부분을 커버하여 그 안에 전기 회로가 배치되는 밀봉된 인클로저를 형성하는 윈도우로서, 윈도우는 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에 대해 투과성인, 윈도우를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 전기 회로는 인쇄 회로 보드를 포함하며, 인쇄 회로 보드는 리세스된 부분의 상부 표면과 열적으로 연통한다. 특정 실시예들에 있어서, 전기 회로는 절연 트레이스(trace)들 및 전도성 트레이스들을 포함하며, 여기에서 절연 트레이스들은 리세스된 부분의 상부 표면에 직접적으로 적용(apply)되고, 전도성 트레이스들은 절연 트레이스의 상단 상에 적용되며, 전도성 트레이스들은 복수의 LED들과 전기적으로 연통한다.
다른 실시예에 따르면, LED 기판 가열기가 개시된다. LED 기판 가열기는, 측벽들에 의해 둘러싸인 리세스된 부분을 갖는 베이스; 리세스된 부분 내에 배치되며 동심원들의 패턴으로서 배열되는 복수의 LED들을 포함하는 전기 회로; 리세스된 부분 내에 배치되는 봉지재; 및 측벽들의 상단 상에 배치되고 리세스된 부분을 커버하며 봉지재와 접촉하여 그 안에 전기 회로가 배치되는 밀봉된 인클로저를 형성하는 윈도우로서, 윈도우 및 봉지재는 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에 대해 투과성인, 윈도우를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 패턴은 복수의 밴드(band)들을 포함하며, 여기에서 특정 밴드 내에 배치된 모든 동심원들은 동일한 수의 LED들을 갖는다. 특정 실시예들에 있어서, 5개의 밴드들이 존재한다.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 가열 시스템의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 기판 가열 시스템의 측면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 기판 가열 시스템의 사시도이다.
도 4는 도 3의 기판 가열 시스템의 리세스된 부분의 확대도이다.
도 5는 LED들에 대하여 사용될 수 있는 대표적인 패턴을 도시한다.
도 6은 챔버에서 사용되는 바와 같은 LED 기판 가열기를 도시한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 다수의 애플리케이션들에 있어서, 기판이 프로세싱되기 이전에 기판을 예열하는 것이 유익할 수 있다. 추가로, 기판들은 흔히 진공 상태로 유지되는 챔버들 내에서 프로세싱된다.
진공 상태의 사용은 LED 기판 가열기의 설계에 많은 도전들을 제공한다. 예를 들어, 다수의 재료들이 배기되어 챔버를 오염시킬 수 있기 때문에 LED 기판 가열기를 구성하기 위하여 사용될 수 있는 재료들의 선택이 제한될 수 있다. 추가적으로, 챔버 내에 배치된 밀봉된 인클로저는 챔버와 인클로저의 내부 사이에 압력 차이를 가질 수 있으며, 이는 밀봉된 인클로저의 벽들에 상당한 또는 허용할 수 없는 응력을 가할 수 있다. 추가적으로, LED 기판 가열기에 의해 생성되는 과도한 열이 제거되어야만 하며, 이는 챔버 내의 공기의 결여로 인해 더 어려워질 수 있다.
도 1은 진공 상태와 호환이 가능한 LED 기판 가열기(100)의 제 1 실시예의 사시도를 도시한다. 도 2는 도 1의 LED 기판 가열기(100)의 단면도를 도시한다.
LED 기판 가열기(100)는, 알루미늄, 구리 또는 다른 적절한 재료들과 같은 열 전도성 재료로 구성될 수 있는 베이스(110)를 포함한다. 베이스(110)는 길이 및 폭을 가질 수 있으며, 특정 실시예들에 있어서, 이들은 동일한 치수일 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)의 길이 및 폭은, LED 기판 가열기(100)가 가열하도록 구성된 기판의 직경보다 더 큰 치수를 갖는 정사각형을 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판이 300 mm의 직경을 갖는 실리콘 웨이퍼인 경우, 베이스(110)의 길이 및 폭은 적어도 웨이퍼만큼 큰 LED들의 어레이를 수용하기에 충분히 클 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 그 위에 배치되는 기판의 직경과 동일하거나 또는 더 큰 직경을 갖는 원형일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 기판은 300 mm의 직경을 가질 수 있으며, LED들의 어레이는 균일한 가열을 보장하기 위하여 300 mm보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, LED들(130)의 어레이는 330 mm의 직경을 가질 수 있다.
베이스(110)는 또한 길이 및 폭에 직교하는 높이를 가질 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 베이스(110)의 높이는 .5 인치보다 더 작을 수 있다. 하나 이상의 도관들(115)이 베이스(110) 내에 배치될 수 있다. 이러한 도관들(115)은 베이스(110)의 길이를 통해 연장하며, 이는 베이스(110)의 하나의 측면으로 진입하여 대향되는 측면으로 빠져나올 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 도관들(115)은 적어도 부분적으로 나사산이 형성되어(threaded), 유사하게 나사산이 형성된 호스(hose) 또는 튜브가 도관(115) 내에 삽입되고 베이스(110)에 연결되는 것을 가능하게 할 수 있다. 동작 시에, 물, 다른 액체 또는 가스와 같은 유체가 호스를 통해 이동하고 그리고 도관들(115)을 통과한다. 이러한 액션은 베이스(110) 내에 포함된 열이 흐르는 유체에 의해 제거되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 도관들(115)은 냉각제 채널들로서 역할한다. 다른 실시예들에 있어서, 베이스(110)는 히트 싱크(heat sink)로서 역할하는 열 질량(thermal mass) 상에 배치될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 도관들(115)이 이용되지 않을 수 있다.
베이스(110)의 상단 표면은 측벽들(118)에 의해 둘러싸인 리세스된 부분(117)을 가질 수 있다. 리세스된 부분(117)은 인쇄 회로 보드(120)를 수용하도록 크기가 결정될 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 인쇄 회로 보드는 가열될 기판과 동일하거나 또는 이보다 약간 더 클 수 있다. 리세스된 부분(117)의 상단 표면은 LED들 또는 기판으로부터의 입사 방사를 반사하기 위한 그것의 능력을 최적화하기 위하여 연마될 수 있다. 도 1이 정사각형의 리세스된 부분(117)을 갖는 정사각형 베이스(110)를 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 베이스(110) 및 리세스된 부분(117)은 둘 모두가 원형일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 베이스(110) 및 리세스된 부분(117) 중 하나가 정사각형이며 반면 다른 하나는 원형이다.
도 1이 그 안에 리세스를 갖는 일체적인 컴포넌트로서 베이스(110)를 도시하지만, 다른 실시예들에 또한 가능하다. 예를 들어, 베이스는 평평한 상단 표면, 및 베이스와는 별개이며 그것의 상단 표면 상에서 베이스의 주변을 둘러 배치될 수 있는 측벽들을 가질 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 베이스 위에 그리고 측벽들에 의해 획정되는 체적이 리세스된 부분으로서 간주된다. 따라서, 구절 "리세스된 부분을 갖는 베이스"는 단지 리세스를 갖는 일체적인 컴포넌트에 한정되도록 의도되지 않는다. 오히려, 이는 LED들을 수용할 수 있으며 밀봉될 수 있는 체적을 생성하기 위해 사용될 수 있는 다른 구성들을 또한 포함한다.
인쇄 회로 보드(120)는 복수의 고 파워 LED들(130)을 포함할 수 있으며, 이들은 기판들에 의해 용이하게 흡수되는 파장 또는 복수의 파장들의 광을 방출한다. 예를 들어, 실리콘은 약 0.4 내지 1.0 μm 사이의 파장들의 범위에서 높은 흡수율 및 낮은 투과율을 나타낸다. 실리콘은 약 0.4 내지 1.0 μm의 파장들의 범위에서 방출되는 에너지의 50% 이상을 흡수한다. 이러한 범위의 파장들에서 광을 방출하는 LED들이 사용될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, GaN으로 만들어진 LED들이 이용된다. 이러한 GaN LED들은 약 450 nm의 파장에서 광을 방출한다. 특정 실시예들에 있어서, GaP LED들이 이용되며, 이들은 610 내지 760 nm 사이의 파장의 광을 방출한다.
LED들(130)은 크기가 변화될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 각각의 LED는 1.3mm x 1.7mm일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 각각의 LED(130)는 1mm x 1mm일 수 있다. 물론, 다른 치수들의 LED들이 또한 본 개시의 범위 내에 속한다. 인쇄 회로 보드(120) 상의 LED들(130)의 밀도가 변화할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 8.65 LED/cm2의 밀도가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 18.1 LED/cm2의 밀도가 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 78 LED/cm2에 이르는 밀도들이 사용될 수 있다. 이와 같이, LED 어레이(130)의 밀도는 본 개시에 의해 제한되지 않는다.
LED들(130)은 고정된 수의 로우(row)들 및 컬럼(column)들을 갖는 정규 어레이로서 배치될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, LED들(130)은 기판의 가열을 최적화하기 위하여 비-균일 방식으로 이격될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 각각의 동심원 내의 LED들의 수는 특정 원의 반경과 관련될 수 있어서 외부 동심원들이 내부 동심원들보다 더 많은 LED들을 가질 수 있다. 도 5는 동심원들로 배열된 LED들(130)의 대표적인 패턴을 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 동심원들(500)은 밴드들(510a, 510b, 510c, 510d, 510e)로 조직될 수 있으며, 여기에서 특정 밴드 내의 원들 전부가 동일한 수의 LED들(130)을 갖는다. 물론, 다른 구성들이 또한 가능하다. 특히, 패턴의 중심으로부터 가장 멀리에 있는 최외측 밴드(510e)에서, 각각의 동심원(500)은 약 308개의 LED들을 가질 수 있다. 최외측 밴드(510e) 내에 약 9개의 동심원들(500)이 존재할 수 있다. 이에 비하여, 중심에 가장 가까운 최내측 밴드(510a)에서, 동심원들(500)은 각기 단지 44개의 LED들을 가질 수 있다. 최내측 밴드(510a) 내에 약 3개의 동심원들(500)이 존재할 수 있다. 최내측 밴드(510a)와 최외측 밴드(510e) 사이에 위치된 밴드들(510b, 510c 및 510d) 내의 동심원들(500)은 각기 77개, 154개, 및 231개의 LED들을 가질 수 있다. 밴드(510b) 내에 10개의 동심원들, 밴드(510c) 내에 12개의 동심원들, 및 밴드(510d) 내에 8개의 동심원들이 존재할 수 있다. 최내측 밴드(510a) 내부에, 5개의 로우들 및 5개의 컬럼들과 같이 로우들 및 컬럼들로 조직된 LED들의 작은 직사각형 어레이(520)가 존재할 수 있다. 물론, LED들의 패턴은 임의의 수의 LED들을 가질 수 있는 상이한 수의 밴드들을 포함할 수 있다. 추가로, 각각의 밴드 내의 동심원들(500)의 수는 이상에서 설명된 것과 상이할 수 있다. 따라서, LED들(130)의 구성은 본 개시에 의해 제한되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, LED들(130)은 인쇄 회로 보드(120)를 통해 전원(미도시)에 전기적으로 연결된다. 특정 실시예들에 있어서, 인쇄 회로 보드(120)는 금속 코어 인쇄 회로 보드일 수 있다. 금속 코어 인쇄 회로 보드들은 인쇄 회로 보드(120) 상에 배치된 LED들(130)로부터 멀어지는 열의 전도를 도울 수 있는 금속 베이스 층을 사용한다. 특정 실시예들에 있어서, 인쇄 회로 보드(120)는 열 결합제(미도시)를 사용하여 리세스된 부분(117) 상의 상단 표면에 열적으로 결합된다. 다른 실시예들에 있어서, 인쇄 회로 보드(120)는, 예컨대 나사들 또는 더 많은 체결 수단(미도시)에 의해 베이스(110)에 물리적으로 부착될 수 있다. 체결 수단은 열 전도를 보장하기 위하여 리세스된 부분(117)의 상단 표면과 인쇄 회로 보드(120)의 밑면 사이의 물리적 접촉을 보장할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 윈도우(140)가 측벽들(118)의 상단 상에 배치될 수 있다. 윈도우(140)는, LED들(130)에 의해 방출되는 파장에 대하여 투과성인 석영, 보로실리케이트 유리, 또는 임의의 다른 재료를 포함할 수 있다. 윈도우(140)는 리세스된 부분(117)을 넘어 연장하여 측벽들(118) 상에 놓이도록 크기가 결정될 수 있다. 윈도우(140)는 수 밀리미터 이상의 두께를 가질 수 있다.
특정 실시예들에 있어서, 윈도우(140)는 브래킷(bracket)들과 같은 기계적인 체결구들을 사용하여 측벽들(118)의 상단에 부착될 수 있다.
LED 기판 가열기(100)가 진공 상태들에서 사용되는 실시예들에 있어서, 봉지재(160)가 리세스된 부분(117)의 체적을 채우기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 인쇄 회로 보드(120)가 설치된 이후에, 그 다음 액체 형태일 수 있는 봉지재(160)가 측벽들(118)의 레벨에 이르기까지 리세스된 부분(117)의 나머지 체적을 채울 수 있다. 이러한 방식으로, 어떠한 공기도 리세스된 부분(117) 내에 남아 있지 않는다. 봉지재(160)기 리세스된 부분(117) 내로 부어지거나 또는 달리 도입된 이후에, 봉지재(160)는 고체 재료를 형성하기 위하여 경화될 수 있다. 봉지재(160)는 LED들(130)에 의해 방출되는 파장들에서 투과성이 되도록 선택될 수 있다. 용어 "투과성"은 LED들(130)에 의해 방출되는 광 에너지의 적어도 80%가 봉지재(160)를 통과하는 속성을 설명하도록 의도된다. 추가로, 봉지재(160)는, 재료가 진공 환경으로 배기되지 않도록 선택될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 봉지재(160)는 실리콘 또는 실리콘 오일일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 다른 투명한 에폭시 재료들, 예컨대 폴리우레탄이 사용될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 밀봉된 인클로저는 내부와 진공 챔버 사이에 상이한 압력을 가질 수 있다. 봉지재(160)의 사용을 통해 리세스된 부분(117)으로부터 공기를 제거함으로써, 이러한 압력 차이가 제거될 수 있다. 봉지재(160)는 또한 윈도우(140)에 대한 기계적 지지부로서 역할할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 봉지재(160)는 윈도우(140)를 제 위치에 홀딩하기 위하여 사용될 수 있으며, 체결구들이 필요하지 않다.
LED 기판 가열기가 진공 상태에 배치되지 않는 실시예들에 있어서, 봉지재(160)는 이용되거나 또는 이용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 대기압에서 또는 그 근처에서 동작하는 환경들에서, 리세스된 부분(117)의 내부와 외부 사이에 압력 차이가 존재하지 않는다. 따라서, 이러한 실시예들에 있어서 봉지재(160)가 사용되지 않을 수 있다.
밀봉 개스킷(150)은 측벽들(118)과 윈도우(140) 사이에 배치될 수 있다. 측벽들(118)이 베이스(110)로부터 분리된 실시예들에 있어서, 밀봉 개스킷이 또한 측벽들(118)과 베이스(110) 사이에 배치될 수 있다. 밀봉 개스킷(150)이 또한 리세스된 부분(117)으로부터 진공 챔버로의 봉지재(160)의 배기를 방지한다. 추가적으로, 밀봉 개스킷(150)은 LED들(130)로부터 진공 챔버로의 다른 재료들의 이동을 방지할 수 있다. 밀봉 개스킷(150)은 Viton® 또는 임의의 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 재료들은 진공 상태들과의 그들의 호환성에 기인하여 선택될 수 있다.
특정 실시예들에 있어서, 윈도우(140)는 광학적 코팅(141)을 가지고 하나의 또는 둘 모두의 표면들 상에 코팅될 수 있다. 이러한 광학적 코팅(141)은 기판으로부터의 적외선 방사와 같은 파장들을 다시 기판으로 반사시키기 위하여 사용될 수 있다. 추가적으로, 이상에서 설명된 바와 같이, 리세스된 부분(117)의 상단 표면이 또한 광 및 다른 방사를 다시 기판을 향해 반사시키기 위하여 연마될 수 있다. 윈도우(140) 상의 광학적 코팅(141) 및 연마된 표면이 기판 열 손실을 감소시키는데 또한 도움을 주면서 LED들(130)을 더 차갑게 유지하도록 역할할 수 있다.
도 1이 리세스된 부분(117) 내에 배치된 인쇄 회로 보드(120)를 도시하지만, 다른 실시예들이 또한 본 개시의 범위 내에 속한다. 예를 들어, 도 3은 LED 기판 가열기(200)의 제 2 실시예의 사시도를 도시한다. 이러한 2개의 실시예들 사이에서 공유되는 컴포넌트들에는 동일한 참조 지시자들이 주어졌다.
이러한 실시예에 있어서, 인쇄 회로 보드는 복수의 두꺼운 필름 절연 및 전도성 트레이스들에 의해 대체되며, 이들은 리세스된 부분(117)의 상단 표면 상에 직접적으로 배치된다. 이전의 실시예와 유사하게, LED 기판 가열기(200)는 도관들(115)을 가질 수 있는 베이스(110)를 포함한다. 베이스(110)는 측벽들(118)에 의해 둘러싸인 리세스된 부분(117)을 갖는다. 이상에서 설명된 바와 같이, 측벽들(118)은 베이스(110)와 일체일 수 있거나, 또는 별개의 컴포넌트들일 수 있다. 윈도우(140)가 측벽들(118) 상에 배치된다. 밀봉 개스킷(150)은 측벽들(118)과 윈도우(140) 사이에 배치될 수 있다. 봉지재(160)는 측벽들(118)에 의해 생성된 리세스된 부분(117) 내에 배치될 수 있다.
도 4는 도 3의 실시예의 리세스된 부분(117)의 확대도를 도시한다. 복수의 절연 트레이스들(210)이 리세스된 부분(117)의 상부 표면 상에 직접적으로 배치된다. 절연 트레이스들(210)은 리세스된 부분(117)의 상부 표면의 전체를 커버할 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같은 다른 실시예들에 있어서, 절연 트레이스들(210)은 패턴으로 배치되어, 리세스된 부분(117)의 상부 표면의 부분들이 노출된 채로 남아 있는다. 복수의 전도성 트레이스들(220)이 절연 트레이스들(210) 상에 배치된다. 전도성 트레이스들(220)은 LED들(130)로 전류를 전달하기 위해 사용된다. 절연 트레이스들(210)은 전도성 트레이스들(220)을 리세스된 부분(117)으로부터 전기적으로 분리하기 위하여 사용된다. 전도성 트레이스들(220)은 전원(미도시) 및 LED들(130)에 전기적으로 연결된다.
이전의 실시예와 달리, 절연 트레이스들(210)은 리세스된 부분(117)에 직접적으로 적용된다. 따라서, 체결구들이 이용되지 않는다. 추가로, 절연 트레이스들(210)이 베이스(110)의 리세스된 부분(117)의 상부 표면 상에 직접적으로 배치되기 때문에, 열 전도성이 훨씬 개선될 수 있다. 다시 말해서, 도 4의 실시예는 LED들(130)로부터 열을 끌어오고 베이스(110)로 열을 싱크(sink)하는데 있어서 더 효율적일 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, Heraeus Celcion®로부터 입수할 수 있는 두꺼운 필름 재료 시스템이 사용될 수 있다.
실시예들 둘 모두에 있어서, LED들(130)은 베이스(110)의 리세스된 부분(117) 내에 배치된 전기 회로의 부분이다. LED들(130)과 전원 공급장치 사이에 전기적 연결들이 이루어진다. 이상에서 설명된 바와 같이, 특정 실시예들에 있어서, 전기 회로는 인쇄 회로 보드 상에 또는 금속 코어 인쇄 회로 보드 상에 제조된다. 다른 실시예들에 있어서, 전기 회로는 두꺼운 필름들을 사용하여 제조된다. 이러한 필름들은 절연 트레이스들 및 전도성 트레이스들을 생성하기 위하여 사용된다. 물론, 전기 회로는 다른 방식들로도 제조될 수 있다.
추가로, 특정 실시예들에 있어서, 반사성 재료들 또는 반사성 표면들이 LED들(130)로부터 기판으로의 광 에너지의 전달을 최대화하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 기판의 가열을 최대화할 수 있으며, 동시에 또한 LED들(130)을 더 낮은 온도로 유지할 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 특정 실시예들에 있어서, 광학적 코팅(141)이 윈도우(140) 상에 배치될 수 있다. 이러한 광학적 코팅(141)은 적외선 방사를 다시 기판을 향해 반사시키도록 역할한다. 특정 실시예들에 있어서, 리세스된 부분(117)의 상단 표면이 그것의 반사율을 증가시키기 위하여 연마될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 반사성 재료가 전기 회로의 상단 상에, 예컨대 LED들(130) 사이에 배치될 수 있다. 인쇄 회로 보드(120)의 경우에 있어서, 반사성 재료가 인쇄 회로 보드의 상단 표면 상에 배치될 수 있다. 두꺼운 필름들의 경우에 있어서, 반사성 재료가 이러한 두꺼운 필름들의 상단 상에 배치될 수 있다. 솔더 마스크(solder mask)일 수 있는 이러한 반사성 재료가 또한 광을 기판을 향해 다시 반사할 수 있다.
도 6은 챔버 내에 배치될 때의 LED 기판 가열기(300)를 도시한다. LED 기판 가열기(300)는 본원에서 설명된 실시예들 중 어느 하나의 실시예일 수 있다. LED 기판 가열기(300)는 유체 소스(310)와 유체 연통한다. 유체 소스(310)는 액체를 배관(315)을 통해 그리고 LED 기판 가열기(300)의 베이스(110) 내의 도관들(115) 내로 밀어서 보내기 위한 펌프를 갖는 액체 컨테이너일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 유체 소스(310)는 냉각된 가스의 소스일 수 있다. 추가적으로, LED 기판 가열기(300) 내의 LED들은 전원 공급장치(320)에 전기적으로 연결된다. 특정 실시예들에 있어서, LED들로의 전력 연결들이 베이스(110) 내의 작은 보어(bore)를 통해 빠져 나간다.
동작 시에, 본원에서 설명된 LED 기판 가열기들은 수평 표면 상에 배치될 수 있어서, 기판(10)은 LED 기판 가열기(300)의 윈도우(140) 상에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, LED 기판 가열기(300)는 아래로부터 기판(10)을 가열한다.
다른 실시예들(미도시)에 있어서, LED 기판 가열기들(300)은, 윈도우(140)가 아래쪽으로 향하도록 배향되며 상승된 위치에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, LED 기판 가열기(300)는 위로부터 기판을 가열한다. 또 다른 실시예에 있어서, 기판(10)이 제 1 LED 기판 가열기의 윈도우(140) 상에 배치되며 반면 제 2 LED 기판 가열기가 기판(10)을 향해 아래쪽으로 광을 방출하게 배향되도록 2개의 LED 기판 가열기들(300)이 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 기판(10)은 위 및 아래 둘 모두로부터 동시에 가열될 수 있다.
본 출원에서 이상에서 설명된 실시예들은 다수의 이점들을 가질 수 있다. 첫째, 이상에서 설명된 바와 같이, LED 기판 가열기들이 .5 인치보다 더 작은 두께일 수 있다. LED 기판 가열기의 컴팩트한 크기에 기인하여, 이러한 가열기들이 이전에는 이용할 수 없었던 공간들에서 챔버 내에 배치될 수 있다. 둘째로, LED 기판 가열기들은 기판들을 가열하는데 있어서 통상적인 가열 램프들보다 훨씬 더 효율적인 LED들을 사용한다. 따라서, 종래의 가열 시스템들에 비하여 더 적은 전력이 기판들을 데우기 위하여 사용된다. 추가로, LED들은 지정된 파장에서 모든 에너지를 제공하며, 여기에서 전통적인 가열 시스템들은 더 넓은 스펙트럼에서 에너지를 제공한다. 이는, 가열되는 기판에 효율적으로 결합하는 파장의 선택을 가능하게 한다. 추가로, 모든 입력 에너지는 목표 파장에 존재한다. 이는 또한, 광을 다시 기판을 향해 반사시키기 위한 인쇄 회로 보드 위의 솔더 마스크와 같은 목표 파장을 반사하는 반사성 표면들의 부가를 가능하게 한다. 셋째로, LED 기판 가열기의 설계는, 기판이 윈도우 상에 배치될 때 아래로부터 또는 위로부터 기판을 가열하기 위하여 사용되는 것을 가능하게 한다. 마지막으로, LED들은 전통적인 가열 램프들에 대하여 1년 미만인 수명에 비하여 대략적으로 5년의 수명을 가지며 훨씬 더 신뢰할 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    복수의 LED들을 포함하는 전기 회로를 포함하는 밀봉된 인클로저(enclosure)로서, 상기 밀봉된 인클로저의 상단 표면은 상기 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에 투과성인 윈도우를 포함하는, 밀봉된 인클로저를 포함하는, 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀봉된 인클로저는 공기를 제거하기 위해 봉지재(encapsulate)로 채워지는, 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 LED들은 약 0.4 내지 1.0 μm 사이의 파장의 광을 방출하는, 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 LED들은 동심원들의 패턴으로서 배열되며, 상기 패턴의 중심으로부터 더 멀리에 배치되는 동심원들이 상기 패턴의 중심에 더 가깝게 배치되는 동심원들보다 더 많은 LED들을 갖는, 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 장치는 기판을 향해 적외선 방사를 반사시키기 위한 상기 윈도우 상의 광학적 코팅을 더 포함하는, 장치.
  6. LED 기판 가열기로서,
    측벽들에 의해 둘러싸인 리세스된(recessed) 부분을 갖는 베이스;
    상기 리세스된 부분 내에 배치되는 복수의 LED들을 포함하는 전기 회로; 및
    상기 측벽들의 상단 상에 배치되고 상기 리세스된 부분을 커버하여 그 안에 상기 전기 회로가 배치되는 밀봉된 인클로저를 형성하는 윈도우로서, 상기 윈도우는 상기 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에 대해 투과성인, 상기 윈도우를 포함하는, LED 기판 가열기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전기 회로는 인쇄 회로 보드를 포함하며, 상기 인쇄 회로 보드는 상기 리세스된 부분의 상부 표면과 열적으로 연통하는, LED 기판 가열기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 인쇄 회로 보드는 금속 코어 인쇄 회로 보드를 포함하는, LED 기판 가열기.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 전기 회로는 절연 트레이스(trace)들 및 전도성 트레이스들을 포함하며, 상기 절연 트레이스들은 상기 리세스된 부분의 상부 표면에 직접적으로 적용(apply)되고, 상기 전도성 트레이스들은 상기 절연 트레이스의 상단 상에 적용되며, 상기 전도성 트레이스들은 상기 복수의 LED들과 전기적으로 연통하는, LED 기판 가열기.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 기판 가열기는 상기 리세스된 부분의 나머지 체적을 채우는 봉지재를 더 포함하며, 상기 봉지재는 상기 복수의 LED들에 의해 방출되는 상기 파장에 투과성인, LED 기판 가열기.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 LED들은 동심원들의 패턴으로서 배열되며, 상기 패턴의 중심으로부터 더 멀리에 배치되는 동심원들이 상기 패턴의 중심에 더 가깝게 배치되는 동심원들보다 더 많은 LED들을 갖는, LED 기판 가열기.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 패턴은 복수의 밴드(band)들을 포함하며, 특정 밴드 내에 배치된 각각의 동심원은 동일한 수의 LED들을 갖는, LED 기판 가열기.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 LED 기판 가열기는 기판을 향해 적외선 방사를 반사시키기 위한 상기 윈도우 상의 광학적 코팅을 더 포함하는, LED 기판 가열기.
  14. LED 기판 가열기로서,
    측벽들에 의해 둘러싸인 리세스된 부분을 갖는 베이스;
    상기 리세스된 부분 내에 배치되며, 동심원들의 패턴으로서 배열된 복수의 LED들을 포함하는 전기 회로;
    상기 리세스된 부분 내에 배치되는 봉지재; 및
    상기 측벽들의 상단 상에 배치되고 상기 리세스된 부분을 커버하며 상기 봉지재와 접촉하여 그 안에 상기 전기 회로가 배치되는 밀봉된 인클로저를 형성하는 윈도우로서, 상기 윈도우는 및 상기 봉지재는 상기 복수의 LED들에 의해 방출되는 파장에서 투과성인, 상기 윈도우를 포함하는, LED 기판 가열기.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 패턴은 복수의 밴드들을 포함하며, 특정 밴드 내에 배치된 모든 동심원들은 동일한 수의 LED들을 갖는, LED 기판 가열기.
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