KR20180124110A - 방사 장치 및 방사 장치를 이용한 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

방사 장치는 발열원과, 발열원의 표면측에 배치되고, 발열원으로부터 입력되는 열에너지를 특정한 파장 영역의 방사 에너지로서 방사하는 메타 머티리얼(meta-material) 구조층과, 발열원의 이면측에 배치된 이면 금속층을 구비하고 있다. 이면 금속층의 평균 방사율은 메타 머티리얼 구조층의 평균 방사율보다 작게 되어 있다.

Description

방사 장치 및 방사 장치를 이용한 처리 장치
본 명세서가 개시하는 기술은 메타 머티리얼(meta-material) 구조층을 이용하여 특정한 파장의 방사 에너지를 방사하는 방사 장치에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2015-198063호 공보에, 메타 머티리얼 구조층을 이용한 적외선 히터(방사 장치의 일례)가 개시되어 있다. 이 적외선 히터는, 발열체와, 그 발열체의 표면측에 배치된 마이크로 캐비티 형성체(메타 머티리얼 구조층의 일례)를 구비하고 있다. 발열체로부터 출력되는 열에너지는, 마이크로 캐비티 형성체를 통함으로써 특정한 파장의 방사 에너지가 되어 방사된다.
전술한 바와 같이, 메타 머티리얼 구조를 이용한 방사 장치에서는, 발열원으로부터 출력되는 열에너지를, 특정한 파장의 방사 에너지로서 메타 머티리얼 구조층측의 면으로부터 방사할 수 있다. 그러나, 종래의 방사 장치에서는, 메타 머티리얼 구조층측의 면 이외의 면으로부터 유출되는 열에너지가 크고, 큰 열에너지 손실이 생긴다고 하는 문제를 갖고 있었다. 본 명세서는, 종래의 방사 장치와 비교하여, 열에너지 손실을 억제할 수 있는 방사 장치를 제공한다.
본 명세서가 개시하는 방사 장치는 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 방사하는 방사 장치이며, 발열원과, 그 발열원의 표면측에 배치되고, 발열원으로부터 입력되는 열에너지를 특정한 파장 영역의 방사 에너지로서 방사하는 메타 머티리얼 구조층과, 발열원의 이면측에 배치된 이면 금속층을 구비하고 있다. 이면 금속층의 평균 방사율은, 메타 머티리얼 구조층의 평균 방사율보다 작게 되어 있다.
상기 방사 장치에서는, 메타 머티리얼 구조층과 이면 금속층의 사이에 발열원이 배치되어 있다. 그리고, 이면 금속층의 방사율이 메타 머티리얼 구조층의 방사율보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 이면 금속층으로부터의 열에너지 손실을 작게 할 수 있어, 종래의 방사 장치와 비교하여 열에너지 손실을 억제할 수 있다.
여기서, 상기 「평균 방사율」은 적외선의 전체 파장 영역(0.7 ㎛∼1 mm)에서의 평균 방사율을 의미한다. 따라서, 일부의 파장 영역에서 이면 금속층의 방사율이 메타 머티리얼 구조층의 방사율보다 크더라도, 적외선의 전체 파장 영역에서 이면 금속층의 평균 방사율이 메타 머티리얼 구조층의 평균 방사율보다 작으면, 상기 「이면 금속층의 평균 방사율은, 메타 머티리얼 구조층의 평균 방사율보다 작게 되어 있다.」에 해당한다.
또한, 상기 「평균 방사율」은 이면 금속층과 메타 머티리얼 구조층을 동일한 설정 온도로 했을 때에 계측되는 「평균 방사율」을 의미한다. 이 때문에, 방사 장치를 작동시켰을 때에 이면 금속층의 온도와 메타 머티리얼 구조층의 온도가 상이한 경우는, 이면 금속층을 설정 온도로 하여 「평균 방사율」을 측정하고, 메타 머티리얼 구조층을 설정 온도로 하여 「평균 방사율」을 측정하여, 이들 측정된 「평균 방사율」에 의해 그 대소를 비교하게 된다. 또, 상기 「설정 온도」는, 예컨대, 방사 장치를 정격 출력으로 운전했을 때의 메타 머티리얼 구조층의 온도, 또는 이면 금속층의 온도로 할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 방사 장치를 이용하여 피처리물을 처리하는 신규의 처리 장치를 개시한다. 본 명세서가 개시하는 처리 장치는 피처리물과 대향하여 배치되는 상기 방사 장치와, 피처리물과 방사 장치를 수용하는 수용부와, 그 일단이 수용부의 내벽면에 부착되고, 그 타단이 방사 장치의 일부에 부착되고, 방사 장치를 수용부 내에서 유지하는 유지부를 구비하고 있다. 방사 장치의 메타 머티리얼 구조층은 피처리물과 대향하고 있다. 방사 장치의 이면 금속층은 수용부의 내벽면과 대향하고 있다. 그리고, 이면 금속층과 수용부의 내벽면 사이에는 간극이 형성되어 있다.
상기 처리 장치에 의하면, 이면 금속층으로부터의 방사에 의한 열에너지 손실이 억제될 뿐만 아니라, 이면 금속층으로부터의 열전도에 의한 열에너지 손실도 억제할 수 있다. 이 때문에, 방사 장치를 이용한 피처리물의 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 실시예의 방사 장치의 종단면도.
도 2는 MIM 구조층의 구조를 모식적으로 나타내는 주요부 확대도.
도 3은 실시예에 관한 방사 장치의 열수지의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 4는 비교예에 관한 방사 장치의 열수지의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 실시예의 방사 장치를 이용한 처리 장치의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 6은 본 실시예의 방사 장치를 이용한 다른 처리 장치의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도.
처음에, 이하에 설명하는 실시예의 특징을 열기한다. 또, 여기에 열기하는 특징은 모두 독립적으로 유효한 것이다.
(특징 1) 본 명세서에 개시된 방사 장치에 있어서, 메타 머티리얼 구조층은 제1 지지 기판의 표면 상에 배치되어 있어도 좋다. 이면 금속층은 제2 지지 기판의 이면 상에 배치되어 있어도 좋다. 발열원은 제1 지지 기판과 제2 지지 기판 사이에 배치되어 있어도 좋다. 그리고, 제2 지지 기판의 열전도율은 제1 지지 기판의 열전도율보다 작아도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 발열원으로부터 제2 지지 기판으로 흐르는 열에너지를 낮게 억제할 수 있고, 이면 금속층으로부터의 열에너지 손실을 바람직하게 억제할 수 있다.
(특징 2) 본 명세서에 개시된 방사 장치에 있어서, 제1 지지 기판은 AlN 기판이어도 좋다. 제2 지지 기판은 Al2O3 기판이어도 좋다. 이면 금속층은 Au층이어도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 이면 금속층인 Au층으로부터의 열손실을 바람직하게 억제할 수 있다.
(특징 3) 본 명세서에 개시된 방사 장치에 있어서, 제1 지지 기판의 두께는 제2 지지 기판의 두께보다 작아도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 메타 머티리얼 구조층측의 기판인 제1 지지 기판에 발열원으로부터의 열이 흐르기 쉬워져, 발열원으로부터의 열에너지를 효율적으로 이용할 수 있다.
(특징 4) 본 명세서에 개시된 방사 장치를 이용한 처리 장치에 있어서, 수용부 내의 공간을, 피처리물이 수용되는 제1 공간과, 방사 장치가 수용되는 제2 공간으로 분리하는 구획벽을 더 구비하고 있어도 좋다. 구획벽은 특정한 파장의 방사 에너지를 투과해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 피처리물의 온도 상승을 바람직하게 억제할 수 있는 한편, 특정한 파장의 방사 에너지를 피처리물에 조사하는 처리를 행할 수 있다.
(특징 5) 본 명세서에 개시된 방사 장치를 이용한 처리 장치에 있어서는, 수용부 내에서 피처리물의 건조 처리가 행해져도 좋다.
실시예
본 실시예의 방사 장치(10)는 적외선의 전체 파장 영역(0.7 ㎛∼1 mm) 내의 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 방사하는 방사 장치(에미터)이다. 도 1에 도시한 바와 같이 방사 장치(10)는 복수의 층이 적층된 적층 구조를 갖고 있고, 발열층(16)(발열원의 일례)과, 발열층(16)의 표면측에 배치된 제1 지지 기판(14)과, 제1 지지 기판(14)의 표면측에 배치된 MIM 구조층(12)과, 발열층(16)의 이면측에 배치된 제2 지지 기판(18)과, 제2 지지 기판(18)의 이면측에 배치된 이면 금속층(20)을 구비하고 있다.
발열층(16)은 입력되는 전력 에너지를 열에너지로 변환하는 층이다. 발열층(16)으로는, 공지의 여러가지 발열층을 이용할 수 있고, 예컨대 발열선(도전재)을 제2 지지 기판(18)의 표면에 패턴 인쇄하여 형성된 것이나, 혹은, 카본 시트 히터를 이용할 수 있다. 발열층(16)은 도시하지 않은 외부 전원과 접속되어 있고, 외부 전원으로부터 전력 에너지가 공급되도록 되어 있다. 외부 전원으로부터 공급되는 전력 에너지량이 제어됨으로써, 발열층(16)에서 발생하는 열에너지량이 제어되도록 되어 있다. 발열층(16)은 제1 지지 기판(14)과 제2 지지 기판(18)의 사이에 배치되어 있기 때문에, 발열층(16)에서 발생하는 열에너지는, 제1 지지 기판(14)측과 제2 지지 기판(18)측으로 흐르게 된다.
제1 지지 기판(14)은 발열층(16)의 표면에 접촉하고 있다. 제1 지지 기판(14)은 열전도율이 큰 재료로 형성할 수 있고, 예컨대 질화알루미늄(AlN) 기판, 탄화규소(SiC) 기판 등을 이용할 수 있다. 제1 지지 기판(14)과 발열층(16)은 접착제를 이용하여 접착되어 있어도 좋고, 혹은 케이싱 등을 이용하여 양자 간에 압력을 작용시키는 것에 의해 접합(소위 압접)되어 있어도 좋다.
MIM(Metal-Insulator-Metal) 구조층(12)은 메타 머티리얼 구조층의 일종이며, 제1 지지 기판(14)의 표면에 형성되어 있다. MIM 구조층(12)은 발열층(16)으로부터 입력되는 열에너지를 특정한 파장 영역의 방사 에너지로서 그 표면으로부터 방사한다. 즉, MIM 구조층(12)은 피크 파장과 그 주변의 좁은 파장 영역(특정한 파장 영역)의 방사 에너지를 방사하고, 특정한 파장 영역 이외의 방사 에너지는 방사하지 않도록 구성되어 있다. 즉, MIM 구조층(12)은 피크 파장에서 높은 방사율(예컨대 0.85∼0.9)을 가지며, 특정한 파장 영역 이외의 파장 영역에서는 매우 낮은 방사율(0.1 이하)을 갖고 있다. 이 때문에, MIM 구조층(12)의 적외선의 전체 파장 영역(0.7 ㎛∼1 mm)에서의 평균 방사율은 0.15∼0.3으로 되어 있다. 특정한 파장 영역으로는, 예컨대 근적외선의 파장 영역(예컨대 2∼10 ㎛) 내에 피크 파장(예컨대 5∼7 ㎛)을 가지며, 그 반값폭이 1 ㎛ 정도가 되도록 조정할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이 MIM 구조층(12)은 제1 지지 기판(14)의 표면에 형성된 제1 금속층(26)과, 제1 금속층(26)의 표면에 형성된 절연층(24)과, 절연층(24)의 표면에 형성된 복수의 볼록형 금속부(22)를 구비하고 있다. 제1 금속층(26)은 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속으로 형성할 수 있고, 본 실시예에서는 금(Au)으로 형성되어 있다. 제1 금속층(26)은 제1 지지 기판(14)의 표면 전체에 형성되어 있다. 절연층(24)은 세라믹스 등의 절연 재료로 형성할 수 있고, 본 실시예에서는 산화알루미늄(Al2O3)으로 형성되어 있다. 절연층(24)은 제1 금속층(26)의 표면 전체에 형성되어 있다. 볼록형 금속부(22)는 금(Au), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등의 금속에 의해 원기둥형으로 형성되어 있고, 본 실시예에서는 금(Au)으로 형성되어 있다. 볼록형 금속부(22)는 절연층(24)의 표면의 일부에 형성되어 있다. 볼록형 금속부(22)는 절연층(24)의 표면에 x 방향 및 y 방향으로 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 볼록형 금속부(22)의 치수(원기둥형상의 직경 및 높이)를 조정함으로써, MIM 구조층(12)으로부터 방사되는 방사 에너지의 피크 파장을 조정할 수 있다. 또한, 볼록형 금속부(22)의 배치 패턴[인접한 볼록형 금속부(22)의 간격 등]을 조정함으로써, 전술한 「특정한 파장 영역」의 폭 등을 조정할 수 있다. 전술한 MIM 구조층(12)은 공지의 나노 가공 기술을 이용하여 제작할 수 있다.
또, 본 실시예의 방사 장치(10)에서는 MIM 구조층(12)을 이용했지만, MIM 구조층 이외의 메타 머티리얼 구조층을 이용해도 좋다. 예컨대, 일본 특허 공개 제2015-198063호 공보에 개시되어 있는 마이크로 캐비티 구조를 제1 지지 기판(14)의 표면에 형성해도 좋다.
제2 지지 기판(18)은 발열층(16)의 이면에 접촉하고 있다. 제2 지지 기판(18)은, 제1 지지 기판(14)의 열전도율과 비교하여 열전도율이 작은 재료로 형성할 수 있고, 예컨대 산화알루미늄(Al2O3) 기판 등을 이용할 수 있다. 제2 지지 기판(18)과 발열층(16)은, 접착제를 이용하여 접착되어 있어도 좋고, 혹은 케이싱 등을 이용하여 양자 간에 압력을 작용시키는 것에 의해 접합(소위 압접)되어 있어도 좋다. 도 1에서 분명한 바와 같이, 제2 지지 기판(18)의 두께는 제1 지지 기판(14)의 두께보다 크게 되어 있다. 열전도율과 두께가 조정됨으로써, 제2 지지 기판(18)의 열저항은 제1 지지 기판(14)의 열저항보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 발열층(16)에서 발생하는 열에너지는, 제2 지지 기판(18)측보다 제1 지지 기판(14)측으로 많이 흐르게 된다.
이면 금속층(20)은 제2 지지 기판(18)의 이면에 배치되어 있다. 이면 금속층(20)은, 방사율이 낮은 금속 재료[예컨대 금(Au), 알루미늄(Al) 등]로 형성된다. 본 실시예에서는, 이면 금속층(20)은 금(Au)으로 형성되어 있다. 이 때문에, 이면 금속층(20)의 적외선의 전체 파장 영역에서의 평균 방사율은 약 0.05로 되어 있다. 따라서, 이면 금속층(20)의 평균 방사율은, MIM 구조층(12)의 평균 방사율보다 작게 되어 있다. 또, 이면 금속층(20)은, 제2 지지 기판(18)의 이면 전체에 스퍼터링 등을 이용하여 형성할 수 있다.
전술한 방사 장치(10)로부터 특정한 파장 영역의 방사 에너지(적외선)를 방사하기 위해서는, 발열층(16)에 전력 에너지를 공급한다. 이것에 의해, 발열층(16)이 전력 에너지를 열에너지로 변환하고, 발열층(16)으로부터 제1 지지 기판(14) 또는 제2 지지 기판(18)으로 열에너지가 전도된다. 여기서, 제1 지지 기판(14)은, 제2 지지 기판(18)과 비교하여 그 열전도율이 높고, 또한 그 두께가 작다. 이 때문에, 발열층(16)으로부터 제1 지지 기판(14)으로 전도되는 열에너지는, 발열층(16)으로부터 제2 지지 기판(18)으로 전도되는 열에너지보다 커진다. 이 때문에, 제1 지지 기판(14)의 온도는 제2 지지 기판(18)의 온도보다 높아진다.
제1 지지 기판(14)으로 전도되는 열에너지는 MIM 구조층(12)으로 전도(입력)된다. MIM 구조층(12)은, 제1 지지 기판(14)으로부터 입력되는 열에너지를 특정한 파장 영역의 방사 에너지로서 그 표면으로부터 방사한다. 한편, 제2 지지 기판(18)으로 전도되는 열에너지는, 이면 금속층(20)으로 전도되고, 이면 금속층(20)의 이면으로부터 방사된다. 여기서, 이면 금속층(20)의 방사율은 낮게 되어 있기 때문에, 이면 금속층(20)으로부터 방사되는 방사 에너지량이 억제된다. 또한, 전술한 바와 같이, 제2 지지 기판(18)의 온도는 제1 지지 기판(14)의 온도보다 낮아지고, 그 결과, 이면 금속층(20)의 온도도 낮아진다. 이것에 의해서도, 이면 금속층(20)으로부터 방사되는 열에너지량을 저감할 수 있다.
여기서, 전술한 방사 장치(10)를 이용하여 워크(W)(피처리물의 일례)를 가열하는 경우의 열수지 계산에 관해, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 방사 장치(10)는, MIM 구조층(12)이 하측으로 향하도록 배치되고, MIM 구조층(12)이 워크(W)와 대향하고 있다. 방사 장치(10)의 좌우에는, SUS로 형성된 노벽(30a, 30b)이 배치되어 있다. 또한, 방사 장치(10)의 상하의 공간에는, 노 내의 공기가 화살표 방향으로 흐르고 있는 것으로 한다. 열수지 계산은, MIM 구조층(12)의 표면 온도가 280℃가 되도록 발열층(16)에 전력 에너지를 공급한다고 하는 조건하에 행했다. 계산의 결과, 발열층(16)에 입력된 열에너지 중, 약 20%가 방사 장치(10)로부터 방사 에너지로서 워크(W)에 방사되고, 또한, 약 20%가 방사 장치(10)로부터 대류 전열에 의해 워크(W)의 가열에 이용되고, 나머지 약 60%가 열에너지 손실이 되었다. 열에너지 손실의 내역은, 방사 장치(10)로부터 노벽(30a, 30b)으로의 열전도에 의한 열손실과, 방사 장치(10)의 이면 금속층(20)으로부터의 대류에 의한 열손실이 주된 열손실이었다. 즉, 이면 금속층(20)으로부터의 방사에 의한 열손실은 거의 발생하지 않았다.
다음으로, 비교예의 방사 장치를 이용하여 워크(W)를 가열하는 경우의 열수지 계산에 관해, 도 4를 이용하여 설명한다. 비교예의 방사 장치는, 방사 장치(10)와 마찬가지로, 제1 지지 기판(14) 및 MIM 구조층(12)을 갖고 있지만, 발열층(16) 대신에 세라믹 히터(32)를 이용하고 있는 점 및 세라믹 히터(32)의 이면측(도 4에서 상측)에 제2 지지 기판(18)이나 이면 금속층(20)이 배치되어 있지 않은 점이 상이하다. 도 4에서 분명한 바와 같이, 비교예의 방사 장치도 워크(W)와 대향하여 배치되고, 그 좌우에는 SUS로 형성된 노벽(34d, 34e)이 배치된다. 단, 비교예의 방사 장치의 이면측(도 4에서 상측)에는, 단열재(34a, 34b, 34c)가 배치되어, 세라믹 히터(32)의 단열이 행해지고 있다. 또한, 세라믹 히터(32)로부터의 열전도를 방지하기 위해, 세라믹 히터(32)와 단열재(34a)의 사이에는 공간이 형성되어 있다. 열수지 계산의 조건은, 도 3의 경우와 동일한 조건으로 행했다. 즉, MIM 구조층(12)의 표면 온도가 280℃가 되도록 세라믹 히터(32)에 전력 에너지를 공급한다고 하는 조건 하에 행했다. 계산의 결과, 세라믹 히터(32)에 입력된 열에너지 중, 약 10%가 방사 에너지로서 워크(W)에 방사되고, 또한 약 10%가 대류 전열에 의해 워크(W)의 가열에 이용되고, 나머지 약 80%가 열에너지 손실이 되었다. 열에너지 손실의 내역은, 노벽(34d, 34e)으로의 열전도에 의한 열손실과, 단열재(34b, 34c)로의 열전도에 의한 열손실이 주된 열손실이었다.
전술한 도 3, 4의 열수지 계산에서 분명한 바와 같이, 본 실시예의 방사 장치(10)(도 3)에서는, 이면 금속층(20)으로부터의 열손실이 낮게 억제되고, 적은 전력 에너지로 워크(W)를 효율적으로 가열할 수 있다. 한편, 비교예의 방사 장치(도 4)에서는, 종래의 일반적인 생각에 기초하여 단열재(34a∼34c)를 배치했다 하더라도 그 열손실은 크고, 보다 많은 전력 에너지를 필요로 하는 것이 판명되었다.
다음으로, 본 실시예의 방사 장치(10)를 이용하여 워크를 처리하는 처리 장치의 일례에 관해, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5에 나타내는 처리 장치는, 노체(40)(수용부의 일례)와, 노체(40) 내의 공간(46)에 수용된 복수의 방사 장치(10)를 구비하고 있다. 복수의 방사 장치(10)는, 워크(W)의 반송 방향으로 간격을 두고 나란히 배치되어 있다. 방사 장치(10)는, MIM 구조층이 하측을 향하도록 배치되어 있다. 따라서, 방사 장치(10)의 이면 금속층(20)은, 노체(40)의 내벽면(40a)과 대향하고 있다. 내벽면(40a)은, SUS 등의 고반사율의 재료로 형성할 수 있다.
복수의 방사 장치(10)의 각각은, 유지 부재(44a, 44b)(유지부의 일례)에 의해 노체(40)의 내벽면(40a)에 유지되어 있다. 구체적으로는, 방사 장치(10)의 좌우의 양단부에는 케이싱(42a, 42b)이 부착되어 있다. 케이싱(42a, 42b)은, 방사 장치(10)의 단부에서만 방사 장치(10)와 접촉하고 있다. 유지 부재(44a)의 상단은 내벽면(40a)에 고정되고, 유지 부재(44a)의 하단은 케이싱(42a)에 고정되어 있다. 마찬가지로, 유지 부재(44b)의 상단은 내벽면(40a)에 고정되고, 유지 부재(44b)의 하단은 케이싱(42b)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 방사 장치(10)가 노체(40)의 내벽면(40a)에 유지되어 있다. 도 5에서 분명한 바와 같이, 방사 장치(10)의 이면 금속층(20)과 내벽면(40a)이 직접 접촉하지는 않고, 양자 간에는 공간(49)이 형성되어 있다.
상기 처리 장치에 있어서 워크(W)를 가열하기 위해서는, 워크(W)를 화살표 48을 따라서 노체(40) 내에서 반송한다. 노체(40) 내에서 반송되는 워크(W)에는, 복수의 방사 장치(10)의 각각으로부터 특정한 파장 영역의 방사 에너지가 방사된다. 또한, 노 내를 흐르는 공기의 대류에 의한 열전도에 의해 워크(W)가 가열된다. 여기서, 방사 장치(10)는, 그 단부만이 케이싱(42a, 42b) 및 유지 부재(44a, 44b)를 통해 노체(40)에 접속되어 있다. 이 때문에, 방사 장치(10)로부터 노체(40)로의 열전도에 의한 열손실을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 방사 장치(10)의 이면 금속층(20)과 노체(40)의 내벽면(40a)은 공간(49)을 사이에 두고 대향하기 때문에, 이면 금속층(20)으로부터 방사에 의한 열손실이 생긴다. 그러나, 이면 금속층(20)의 방사율은 낮게 되어 있기 때문에, 이면 금속층(20)으로부터 내벽면(40a)으로의 방사에 의한 열손실을 낮게 억제할 수 있다. 이들에 의해, 도 5에 나타내는 처리 장치에서는, 워크(W)에 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 효율적으로 조사할 수 있다.
또, 워크(W)에 특정한 파장 영역의 방사 에너지만을 조사하면, 워크(W)의 온도를 낮게 억제하면서, 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 흡수하는 물질만을 가열할 수 있다. 예컨대, 가연성의 용제(예컨대 N-메틸-피롤리돈, 메틸이소부틸케톤, 아세트산부틸, 톨루엔 등)를 포함한 워크(W)[예컨대 도포층을 갖는 기판(도포층에 용제가 포함됨)]를 건조 처리할 때에, 용제가 흡수하는 파장 영역의 방사 에너지만을 워크(W)에 방사하면, 워크(W)의 온도를 낮게 억제하면서 용제만을 증발시켜 워크(W)를 건조시킬 수 있다. 용제를 효율적으로 건조시킬 수 있기 때문에, 적은 소비전력으로, 또한 단시간에 건조 처리를 행할 수 있다.
또한, 본 실시예의 방사 장치(10)는, 도 6에 나타내는 처리 장치에 이용할 수도 있다. 도 6에 나타내는 처리 장치에서는, 도 5에 나타내는 처리 장치와 달리, 노체(50) 내의 공간이 머플판(58)(다이어프램의 일례)에 의해 구획되고, 방사 장치(10)를 수용하는 공간(56b)과, 워크(W)가 반송되는 공간(56a)으로 분할되어 있는 점에서 크게 상이하다. 구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이, 노체(50)는, 워크(W)가 반송되는 공간(56a)을 갖는 본체부(54)와, 본체부(54)의 상측에 설치되는 지지빔(52)을 구비하고 있다. 본체부(54)의 상단의 개구는, 머플판(58)에 의해 막혀 있다. 머플판(58)은, 방사 장치(10)로부터 방사되는 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 투과하는 재료로 형성되어 있다. 지지빔(52)은, 복수의 방사 장치(10)를 유지하고 있다. 방사 장치(10)를 지지빔(52)에 유지하는 유지 구조는, 도 5에 나타내는 처리 장치에서의 유지 구조와 동일하게 되어 있다.
도 6에 나타내는 처리 장치에서도, 각 방사 장치(10)로부터 방사되는 특정한 파장 영역의 방사 에너지는, 머플판(58)을 투과하여 워크(W)에 조사된다. 이것에 의해 워크(W)의 가열이 행해진다. 또한, 방사 장치(10)와 워크(W)의 사이에 머플판(58)이 설치되기 때문에, 방사 장치(10)로부터 방사되는 방사 에너지 이외의 열에너지가 워크(W)에 전달되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 그 결과, 도 5에 나타내는 처리 장치와 비교하여, 워크(W)의 온도 상승을 더욱 억제할 수 있다.
전술한 설명에서 분명한 바와 같이, 본 실시예의 방사 장치(10)에서는, 이면 금속층(20)으로부터의 열손실을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 적은 전력 에너지로 보다 많은 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 출력할 수 있다. 이 때문에, 에너지 절약, 또한 단시간에 워크(W)의 가열 처리(예컨대 용제의 건조 처리 등)를 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세히 설명했지만, 이들은 예시에 불과하며, 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술요소는 단독으로 혹은 각종 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이며, 출원 시 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중의 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (7)

  1. 복수의 층이 적층된 적층 구조를 가지며, 특정한 파장 영역의 방사 에너지를 방사하는 방사 장치로서,
    상기 복수의 층은
    발열원과,
    상기 발열원의 표면측에 배치되고, 상기 발열원으로부터 입력되는 열에너지를 상기 특정한 파장 영역의 방사 에너지로서 방사하는 메타 머티리얼(meta-material) 구조층, 그리고
    상기 발열원의 이면측에 배치된 이면 금속층
    을 구비하고 있고,
    상기 이면 금속층의 평균 방사율은 상기 메타 머티리얼 구조층의 평균 방사율보다 작게 되어 있는 것인 방사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 층은 또한 제1 지지 기판과 제2 지지 기판을 구비하고 있고,
    상기 메타 머티리얼 구조층은 제1 지지 기판의 표면 상에 배치되어 있으며,
    상기 이면 금속층은 제2 지지 기판의 이면 상에 배치되어 있고,
    상기 발열원은 상기 제1 지지 기판과 상기 제2 지지 기판 사이에 배치되어 있으며,
    상기 제2 지지 기판의 열전도율은 상기 제1 지지 기판의 열전도율보다 작은 것인 방사 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 지지 기판은 AlN 기판이고,
    상기 제2 지지 기판은 Al2O3 기판이며,
    상기 이면 금속층은 Au층인 것인 방사 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 지지 기판의 두께는 상기 제2 지지 기판의 두께보다 작은 것인 방사 장치.
  5. 피처리물을 처리하는 처리 장치로서,
    상기 피처리물과 대향하여 배치되는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방사 장치와,
    상기 피처리물과 상기 방사 장치를 수용하는 수용부, 그리고
    그 일단이 상기 수용부의 내벽면에 부착되고, 그 타단이 상기 방사 장치의 일부에 부착되며, 상기 방사 장치를 상기 수용부 내에서 유지하는 유지부
    를 구비하고 있고,
    상기 방사 장치의 상기 메타 머티리얼 구조층이 상기 피처리물과 대향하고 있으며,
    상기 방사 장치의 상기 이면 금속층이 상기 수용부의 상기 내벽면과 대향하고 있고,
    상기 이면 금속층과 상기 수용부의 상기 내벽면 사이에는 간극이 형성되어 있는 것인 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수용부 내의 공간을, 상기 피처리물이 수용되는 제1 공간과, 상기 방사 장치가 수용되는 제2 공간으로 분리하는 구획벽을 더 구비하고 있고,
    상기 구획벽은 상기 특정한 파장의 방사 에너지를 투과시키는 것인 처리 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 수용부 내에서 상기 피처리물의 건조 처리가 행해지는 것인 처리 장치.
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