KR100445121B1

KR100445121B1 - 초음파 세정 장치 및 세정 방법

Info

Publication number: KR100445121B1
Application number: KR10-2001-0051245A
Authority: KR
Inventors: 야마모또유이찌
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2004-08-18
Also published as: JP2002066478A; US20020023661A1; JP3463028B2; TW541211B; KR20020016568A

Abstract

피세정 글라스 기판의 표면은 캐리어 롤러에 의해 반송되는 동안 2열로 가로 방향으로 배치된 초음파 진동 유닛에 의해 초음파 세정이 이루어지게 된다. 다수의 초음파 진동 유닛은 어느 1열의 초음파 진동 유닛이 다른 열의 2개의 인접한 초음파 진동 유닛의 실제 중앙부를 향해 배치되도록 파상 형태로 2열로 배치된다. 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자는 그와 쌍을 이루도록 각각의 진동판에 부착된다. 쌍으로서 작용하는 진동판과 진동자는 볼트를 간단히 제거함으로써 초음파 진동 유닛으로부터 분리될 수 있다. 이는 유지 보수를 용이하게 하고 제조 비용을 줄이게 된다.

Description

초음파 세정 장치 및 세정 방법{ULTRASONIC CLEANING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정 표시 패널등의 제조 공정에 이용되는 초음파 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치등에 이용되는 글라스 기판의 경우에, 높은 세정도에 대한 요구가 있어 왔다. LCD 글라스 기판등의 세정 방법으로서 담지(dip) 방식 및 피스 바이 피스(piece-by-piece) 방식이 알려져 있다. 담지 방식에서는, 다수의 피세정 기판이 세정액 내에서 적셔진다. 피스 바이 피스 방식에서는, 피세정 재료는 세정액으로 분무됨으로써 개별적으로 세정된다. 최근에, 피스 바이 피스 방식은 세정 능력 및 비용의 관점으로부터 더 널리 이용된다. 피스 바이 피스 방식 중에서, 피세정 재료에 분무되는 세정액에 초음파 진동이 인가되는 진동 방법이 실제 이용되어 왔으며, 진동 작용을 이용함으로써, 피세정 재료에 부착된 미세 입자들이 제거된다. 이 방법에서, 20kHz 내지 1.5MHz 범위 내의 주파수를 갖는 초음파 진동이 이용된다. 초음파 진동은 피세정 재료에 부착된 미세 입자들 간의 결합력을 약화시키는 작용을 한다. 따라서, 초음파 진동이 세정액에 인가되지 않는 경우와 비교하여, 더 큰 세정 효과를 얻을 수 있다. 액정 표시 장치 또는 반도체 장치의 제조 공정에 이용되는 종래 기술의 초음파 세정 장치는 일예로 심사 계류중인 일본 특허 공개 평9-19664호(1997년) 및 특허 공개 평9-192618호(1997년)에 제안되었다.

도4 내지 도6은 일본 특허 공개 평9-19664호에 제안된 초음파 세정 장치의 윤곽을 도시한 것이며, 도4는 초음파 세정 장치의 종단면 형태를 도시한 것이고, 도5는 도4의 선 A-A를 따라 취한 단면도이고 도6은 도4의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다. 초음파 세정 장치는 긴 장치 본체(111)를 구비한다. 가는 프리즘 형태의 장치 본체(111)는 상부 부재(113) 및 하부 부재(115)로 구성된다. 상부 부재(113)는 종방향으로 연장하는 상면 개방된 오목부(112)를 구비한다. 하부 부재(115)는 그 사이의 제1 밀봉 부재(114)로서 상부 부재(113)의 기부면에 유체 기밀식으로 접착된다. 종방향으로 연장하는 결합공(116)은 상부 부재(113)의 하부의 벽 상에 관통 형성되어 있다. 결합공(116) 내에 결합된 돌기(117)는 하부 부재(115)의 상부면의 폭 방향의 중앙부에 형성되어 있다.

하부 부재(115)는 돌기(117)가 형성되어 있는 폭 방향의 중앙부에 종방향으로 연장하는 공간부(118)를 구비하고, 그 공간부(118)는 상방으로 개방된 일단부와 하방으로 개방된 타단부를 구비한다. 공간부(118)의 단면은 테이퍼 형태이고, 즉 그 폭 치수가 일단부로부터 타단부로 점차적으로 줄어들도록 형성된다. 하단부 개구는 좁은 노즐(119)로서 제공된다. 공간부(118)의 상방 개방 단부는 얇은 직사각형 금속 시트로 제조된 진동판(121)으로 유체 기밀식으로 밀봉된다. 진동판(121)은 그 하부 주연에서 소정의 두께를 갖는 프레임형 제2 밀봉 부재(122)를 통해 상부 부재(113)의 오목부(112)의 내부 기부면에 접착된다. 진동판(121)은 그 상부면 상에서 상부 부재(113)에 고정된 프레임형 유지판(123)을 구비한다. 이러한 방식으로, 공간부(118)의 상단부 개구는 유체 기밀식으로 밀봉된다.

진동판(121)의 종방향으로 압전기 소자들로 제조된 다수의 진동자(124)는 진동판(121)의 상부면의 가로 방향의 중앙부, 즉 공간부(118)에 대응하는 부분에 배치된다. 유지 부재(126)를 통해 유지판(123)에 부착된 동력 공급판(125)은 진동판(121) 위에 배치된다. 동력 공급판(125)은 진동자(124)와 탄성 접촉하는 접점(127)을 갖추고 있다. 동력 공급판(125)은 또한 코일(128)을 갖추게 되어, 동력은 코일(128)로부터 동력 공급판(125) 및 접점(127)을 거쳐 진동자(124)로 공급된다. 그러한 공급으로 인해 진동자(124)는 초음파 진동이 가능하게 되고, 이러한 진동과 동시에 진동판(121)이 진동하게 된다.

공간부(118)의 양 가로측 상에 배치된 한 쌍의 종방향 관통 공급로(131)는 장치 본체(111)의 하부 부재(115)에 형성된다. 순수 또는 (화학적 용액과 같은) 세정액은 관을 통해 공급로(131)의 양 단부에 공급된다. 다수의 분출구(132)는 공급로(131)를 따라 이격되어 있다. 세정액은 각각의 분출구(132)로부터 진동판(121)의 기부면으로 분무된다. 진동판(121)에 의해 가해진 초음파 진동은 진동판(121)의 기부면에 인가된 세정액을 통해 전달된다. 도4에서 화살표에 의해 나타낸 대로, 초음파 진동이 전달되는 세정액은 공간부(118)를 통해 흐르고 공간부(118)의 하단부에 마련된 노즐 개구(119)로부터 배출된다. 따라서, 피세정 재료를 노즐 개구(119)의 하부측 상에 대향 배치함으로써, 피세정 재료는 초음파 진동으로 인가된 세정액으로 세정될 수 있다.

도4 내지 도6에 도시된 초음파 세정 장치에서, 다수의 진동자(124)가 진동판(121)에 상대적 종방향으로 부착된다. 서로 인접한 진동자(124) 간의 초음파 강도는 원래 진동자(124)에서의 강도에 비해 저하되게 된다. 즉, 진동판(121)의 종방향으로, 진동자(124)가 존재하는 부분의 초음파 강도는 그 사이의 부분에서의 초음파 강도와 상이하다. 따라서, 진동판이 피세정 재료의 표면에 면 대 면 배치되더라도, 진동판의 길이 방향으로 발생하는 초음파 강도의 변화로 인해, 피세정 재료는 균일하게 세정될 수 없다. 이로 인해 안정된 생산성을 얻는 것이 불가능하게 된다. 또한, 본 발명의 출원인에 의해, 초음파 인가 영역을 가능한 넓게 보증하기 위해서는, 즉 부착될 진동자(124)의 수를 증가시키기 위해서는, 장치의 신뢰성의 저하가 필연적임을 알게 되었다.

직사각형 형태를 취한 진동자(124)는 정전기적으로 분극되며 그 위에 형성된 금(Au) 또는 은(Ag)으로 제조된 전극부를 구비한다. 그러한 직사각형 형태의 진동자(124)는 진동자(124)에서 발생하는 열 팽창 및 서로 인접한 진동자(124)의 전극부에서의 단락의 위험에 비추어 보아, 진동판(121)에 서로 밀착시켜 고정하는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 진동자(124)는 그 사이에 간극을 두고 배치될 필요가 있다. 그러나, 이러한 간극은 음원을 갖지 않기 때문에, 다수의 진동자(124)가 초음파 인가 영역을 형성하도록 종방향으로 배치되는 경우에, 피세정 재료에 대해 더 낮은 음압(sound pressure)을 가하는 부분이 피세정 재료가 반송되는 방향으로 선형으로 발생하는 것은 필연적이다. 이는 세정 효과의 저하를 야기시킨다.

또한, 일반적으로 하나의 진동판(121)에 다수의 진동자(124)를 열 경화 수지를 이용하여 접착 고정하기 때문에, 따라서 진동판(121)과 진동자(124) 간에 열 팽창율의 차이가 발생하게 된다. 이는 그 고정이 달성된 후에 뒤틀림 또는 진동자(124)의 손상을 야기할 수 있다. 또한, 다수의 진동자(124)가 하나의 진동판(121)에 고정식으로 부착되기 때문에, 진동자들 중 하나라도 고장나게 되면, 진동판(121) 자체를 새것으로 교체할 필요가 있게 된다. 이는 유지 보수에 요구되는 시간 및 운전 비용의 바람직스럽지 않은 증가를 가져온다.

본 발명의 목적은 피세정 재료가 충분한 고강도의 초음파로 인가된 세정액으로 완전히 세정될 수 있는 지속적인 신뢰성을 제공하는 초음파 세정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명의 초음파 세정 장치의 일실시예의 구성을 도시한 개략 정면 단면도.

도2는 도1에 도시된 초음파 세정 장치의 평면도.

도3은 본 발명의 초음파 세정 장치의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 개략 정면 단면도.

도4는 종래 기술의 초음파 세정 장치의 정면 단면도.

도5는 도4의 절단면선 A-A를 따라 취한 단면도.

도6은 도4의 절단면선 B-B를 따라 취한 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 세정액 공급 노즐

2 : 글라스 기판

6 : 노즐

7 : 세정액 배관

8 : 진동판

9 : 진동자

10 : 유지 부재

11 : 고정 부재

본 발명은 초음파 진동이 세정액의 적어도 일부에 인가되고, 피세정 재료가 소정 방향으로 반송되는 동안 피스 바이 피스 방식에 의해 세정액으로 세정되는 초음파 세정 장치를 제공하며, 초음파 세정 장치는 그와 한 쌍이 되도록 진동자가 그에 고정되는 진동판에 의해 초음파 진동이 인가된 세정액을 노즐로부터 피세정 재료로 분무하기 위해 일 방향으로 긴 노즐을 각각 구비한 다수의 초음파 진동 유닛을 포함하고, 다수의 초음파 진동 유닛은 반송 방향에 직교하는 폭 방향으로 2열로 배열되고, 또한 어느 1열의 초음파 진동 유닛이 다른 열의 인접한 2 개의 초음파 진동 유닛의 실제 중앙 쪽에 위치되도록 배열된다.

본 발명에 따라, 초음파 세정 장치에서, 초음파 진동은 세정액의 적어도 일부에 인가되고, 피스 바이 피스 방식에 의해 피세정 재료가 소정 방향으로 반송되는 동안 세정액으로 세정된다. 초음파가 인가된 세정액은 초음파 진동 유닛의 일방향으로 긴 노즐로부터 배출된다. 다수의 초음파 진동 유닛은 반송 방향에 직교하는 폭 방향으로 2열로 배열되고, 또한 어느 1열의 초음파 진동 유닛이 다른 열의 2 개의 인접한 초음파 진동 유닛의 실제 중앙부 쪽에 위치되도록 배열된다. 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자 및 진동판은 일 대 일 관계로 서로 고정된다. 이러한 배치에 의해, 진동판에 의해 발생된 초음파는 세정액에 균일하게 인가된다. 피세정 재료의 표면은 반송 방향의 직각 방향의 2열로 배열된 초음파 진동 유닛의 노즐로부터 배출된 초음파가 인가된 세정액으로 분무된다. 더 구체적으로, 그 재료는 서로에 대해 이동되도록 폭 방향으로 배치된 2열의 초음파 진동 유닛의 노즐로부터 배출된 세정액을 수용하여 피세정 재료의 전체 폭 방향 표면이 초음파가 인가된 세정액의 분출구로 분무된다. 그 결과, 그 재료는 완전하게 세정될 수 있다. 또한, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 단일 진동판이 쌍으로서 작용하도록 서로 고정되기 때문에, 하나의 진동자가 고장나게 되면, 그 대응하는 진동판을 교체하는 만이 필요하다. 이는 지속적인 신뢰성을 갖는 구성의 실현을 가능하게 한다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따라 초음파가 인가된 충분한 양의 세정액이 피스 바이 피스 방식에 의해 세정되는 재료 모두에 걸쳐 분무되어, 세정 효과를 안정화한다. 또한, 각각의 다수의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 진동판이 쌍으로서 작용하도록 서로 고정되기 때문에, 하나의 진동자가 고장나게 되면, 그 대응하는 진동판을 교체하는 것만이 요구된다. 이는 유지 보수를 용이하게 하고 운전 비용을 줄이는 것을 돕는다. 그 결과, 신뢰성이 용이하게 유지된다.

본 발명에서, 초음파 진동 유닛이 진동자를 유지하기 위한 유지 부재와, 진동자의 전극과 유지 부재를 탄성 접촉시킴으로써 고주파수 동력을 진동자에 공급하기 위한 동력 공급 부재와, 그 동력을 동력 공급 부재에 공급하기 위한 도선과, 진동자와 동력 공급 부재 및 도선을 수용하기 위해 내부에 형성된 밀폐 공간부를 구비한 케이싱을 포함하고, 소정 치수의 폭을 갖는 노즐이 진동판에 인접 배치되고, 노즐은 초음파 진동이 그를 통해 진동판에 전달되는 세정액을 공급하고 그 세정액을 대류식으로 순환시키기 위한 돌기편을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 케이싱의 밀폐 공간부는 진동자와 동력 공급 부재 및 도선을 수용한다. 동력은 초음파 진동을 발생시키도록 진동자에 공급되어, 진동판은 초음파를 세정액에 안정적으로 제공하게 된다. 초음파가 진동판에 의해 전달되는 세정액은 노즐에 포함된 돌기편의 딘트(dint)에 의해 대류식으로 유동한다. 이는 초음파가 인가된 세정액이 노즐로부터 피세정 재료로 효과적으로 분무될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따라, 진동자로의 동력 공급은 케이싱 내에 마련된 밀폐 공간부 내에서 수행되어, 초음파가 안정적으로 발생된다.

본 발명에서, 배열된 각각의 초음파 진동 유닛에서, 케이싱은 세정액을 노즐로 공급하기 위한 세정액 공급 경로와, 공기를 밀폐 공간부로 공급하기 위한 공기 공급 경로와, 동력을 진동자에 공급하는 데 요구되는 도선을 부설하기 위한 도선 부설(laying) 경로를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 케이싱은 세정액 공급 경로와, 공기 공급 경로 및 도선 부설 경로를 갖추고 있다. 공기 공급 경로는 공기를 밀폐 공간부로 공급하기 때문에, 밀폐 공간부 내에서 진동자로의 동력 공급 부분의 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따라, 밀폐 공간부는 공기 공급 경로에 의해 공기로 공급되어, 진동자로의 동력 공급 부분의 신뢰성이 향상된다.

본 발명에서, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 케이싱은 밀폐 공간부의 사이에 연통을 제공하기 위한 개구부와, 공기 공급 경로 및 도선 부설 경로를 갖추고 있고, 불활성 가스 또는 건조 공기를 순환시킴으로써, 동력 공급 부재, 도선 및 진동자는 불활성 가스 환경 또는 건조 공기 환경 하에 있게 된다.

본 발명에 따라, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 케이싱은 밀폐 공간부의 사이에 연통을 제공하기 위한 개구부와, 공기 공급 경로 및 도선 부설 경로를 갖추고 있다. 따라서, 불활성 가스 또는 건조 공기는 밀폐 공간부를 통해 순환할 수 있어, 동력 공급 부재, 도선 및 진동자는 불활성 가스 환경 또는 건조 공기 환경의 보호 하에 있게 된다. 따라서, 동력 공급 부분의 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 발명에 따라, 불활성 가스 또는 건조 공기는 밀폐 공간부를 통해 순환하여, 진동자로의 동력 공급 부분의 신뢰성이 향상된다.

본 발명에서, 밀폐 공간부의 내압은 노즐로 공급되고 그로부터 배출되는 세정액의 압력 보다 큰 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 밀폐 공간부의 압력은 노즐로부터 배출된 세정액의 압력 보다 더 크게 된다. 이는 밀폐 공간부가 외부로부터의 가스 또는 액체의 침입에 대해 보호되도록 한다.

또한, 본 발명에 따라, 밀폐 공간부의 압력을 증가시킴으로써, 외부로부터의 가스 또는 액체의 침입을 확실히 보호할 수 있게 한다.

본 발명에서, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 동력 공급 부재는 나사에 의해 밀폐 공간부를 구성하는 케이싱에 체결되고 그로부터 용이하게 분리되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 동력 공급 부재는 나사에 의해 밀폐 공간부를 구성하는 케이싱에 체결되고 그로부터 용이하게 분리된다. 이는 유지 보수에 요구되는 시간을 줄이는 데 도움을 준다.

또한, 본 발명에 따라, 진동자와 동력 공급 부재는 나사에 의해 밀폐 공간부에 체결되고 그로부터 용이하게 분리되어, 유지 보수를 용이하게 한다.

본 발명에서, 사용할 때에 초음파 진동은 400kHz 내지 2MHz 대역 내의 주파수를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 고주파수 대역 내의 주파수를 갖는 초음파는 세정액에 인가되어, 피세정 재료는 효과적으로 세정된다.

또한, 본 발명에 따라, 진동자는 비교적 고주파수의 초음파 대역에서 세정액에 초음파를 제공하여, 피세정 재료는 효과적으로 세정된다.

본 발명에서, 폭 방향으로 배치된 양 단부 노즐의 개구부는 피세정 타겟 재료가 반송 방향에서 보았을 때 양 노즐 간에 개재되도록 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 충분한 양의 세정액이 피세정 재료의 폭 방향 단부 부분에도 분무되어, 타겟 재료는 완전히 세정된다.

또한, 본 발명에 따라, 노즐의 개구부는 피세정 재료의 외부 폭 방향 부분을 덮도록 배치되어, 피세정 재료의 모서리 부분 조차도 완전히 세정된다.

본 발명은 피세정 재료의 양 표면을 세정하기 위한 초음파 세정 방법을 또한 제공하며, 그 방법은 초음파 진동이 인가된 세정액이 피세정 재료의 표면에 분무되도록 전술된 초음파 세정 장치를 피세정 재료의 일 표면측 쪽에 배치하는 단계와, 세정액이 다른 표면에 분무되도록 세정액 공급 노즐을 피세정 재료의 다른 표면측 쪽에 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 피세정 판형 재료는 초음파가 인가된 세정액의 분출구로 세정되는 일 표면과, 세정액의 분출구로 세정되는 다른 표면을 구비하여, 피세정 재료의 양 표면은 효과적으로 세정될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라, 피세정 판형 재료의 양 표면은 효과적으로 세정될 수 있다.

본 발명은 또한 계속해서 피세정 재료를 세정하기 위한 초음파 세정 방법을 제공하며, 그 방법은 초음파 진동이 인가된 세정액이 피세정 재료에 분무되도록 전술된 초음파 세정 장치를 피세정 재료의 피세정 표면 위에 배치하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 초음파 세정 장치를 피세정 재료의 피세정 표면 위에 배치함으로써, 초음파가 인가된 세정액은 위로부터 아래로 배출된다. 이는 피세정 재료의 표면을 효과적으로 세정할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따라, 피세정 재료의 상부면은 위로부터 아래로 효과적으로 세정될 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 도면을 참고로 한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백히 알 수 있게 된다.

이제 도면을 참고로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 아래에 설명하기로 한다.

도1 및 도2는 본 발명의 초음파 세정 장치의 일실시예의 구성을 개략적으로 도시한 것이고, 도1은 도2의 절단면선 X-X-Y-Y를 따라 취한 단면 형태를 도시한 것이고, 도2는 그 평면 형태를 도시한 것이다.

도1에 도시된 대로, 초음파 세정 장치의 실시예에서, 세정액 공급 노즐(1)은 액정 표시 장치에서의 사용을 위해 세정액(3)을 피세정 글라스 기판(2)의 피세정면으로 공급한다. 글라스 기판(2)은 캐리어 롤러(4)에 의해 반송 방향(F), 즉 도면에서 보았을 때 좌측 방향으로 반송된다. 초음파가 인가된 세정액(5)을 분출하기 위한 노즐(6)은 글라스 기판(2)의 기부면측 상에 배치되고, 노즐(6)은 글라스 기판(2)이 반송되는 방향(반송 방향)으로 2열로 이격되어 있다.

노즐(6), 세정액 배관(7), 진동판(8), 진동자(9), 유지 부재(10), 고정 부재(11), 직사각형판 재료(12) 및 중간 부재(13)는 볼트(15, 16, 17)등에 의해 플랫폼(14)에 각각 부착된다. 진동자(9)의 표면은 동력 공급 부재(18)와 접촉한다. 진동자(9)의 후방면측은 유지 부재(10)와 직사각형판 재료(12)를 통해 동력 공급 부재(19)와 전기 접촉한다. 동력 공급 부재(18, 19)는 진동자(9)가 초음파를 발생시키도록 도선(20)을 통해 고주파수 동력으로 공급된다. 구성 요소들은 노즐(6), 세정액 배관(7), 진동판(8), 진동자(9), 유지 부재(10) 및 동력 공급 부재(18, 19)를 포함하고, 전술된 요소들을 장착하는 데 이용되는 요소들 외에 고정 부재(11), 직사각형판 재료(12), 중간 부재(13), 플랫폼(14) 및 초음파 진동 유닛(30)을 구성하는 볼트(15, 16, 17)를 포함한다.

도2에 도시된 대로, 초음파 진동 유닛(30)은 글라스 기판(2)의 반송 방향(F)에 직교하는 폭 방향(W)으로 2열로 배치된다. 구체적으로, 초음파 진동 유닛(30)은 1열의 어느 한 개의 초음파 진동 유닛(30)이 다른 열의 인접한 2개의 초음파 진동 유닛(30)의 실제 중앙부를 향해 배치되도록 엇갈리게 배치된다. 노즐(6)은 직사각형 개구부를 구비하고, 개구부는 글라스 기판(2)의 반송 방향(F)에 정렬된 짧은 측면과, 글라스 기판(2)의 반송 방향(F)에 직교하는 폭 방향(W)에 정렬된 긴 측면을 갖는다. 진동판(8)은 각각의 노즐(6) 내부에 배치된다. 도1에 도시된 대로, 진동자(9)는 그와 쌍을 이루도록 각각의 진동판(8)에 부착된다.

도2에서 각각의 열의 노즐(6)의 수가 글라스 기판(2)의 반송 방향(F)에 대해 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 많지만, 상류측 상에 배치된 노즐(6)의 수가 하류측 상에 배치된 노즐(6)의 수와 동일하거나 그 보다 더 적더라도, 실제 동일한 세정 효과를 얻게 됨을 알 수 있다. 또한, 노즐(6)의 총 개수는 피세정 재료의 폭 방향(W) 치수에 따라 결정된다. 즉, 피세정 재료의 폭 방향(W) 치수가 커질수록 더 많은 수의 노즐(6)이 요구된다.

도1에 도시된 대로, 진동자(9)는 그와 쌍을 이루도록 그 각각의 진동판(8)에 각각 고정된다. 노즐(6)은 또한 볼트(15)로 고정 부재(11) 상에 각각 체결된다. 노즐(6)의 폭 방향(W)으로 연장하는 돌기편(6a)은 노즐(6)의 기부 단부측 부분 내부에 마련된다. 돌기편(6a)은 노즐(6)의 중간 부분에 연결된 일단부와 진동판(8)을 향해 연장된 타단부를 갖는다. 세정액 배관(7)과 연통하는 다수의 분출구(7a)는 돌기편(6a)과 노즐(6)의 접합부와 진동판(8) 사이의 중간 지점에 마련된다. 돌기편(6a)은 분출구(7a)에 의해 공급된 세정액(5)을 안내하는 역할을 하여 세정액은 진동자(9)가 고정된 진동판(8)을 향해 이동하여 노즐(6) 내에서 대류식으로 유동한다. 노즐 개구(6b)는 노즐(6)의 전방 단부측 상에 형성된다. 금(Au) 또는 은(Ag)과 같은 전기 전도성 금속으로 제조된 전극부는 진동자(9)의 표면 상에 형성된다. 진동자(9)는 그 외부 모서리에서 유지 부재(10)에 의해 유지된다. 유지 부재(10)는 진동판(8)을 사이에 끼도록 고정 부재(11) 내에 마련된 리세스 내로 끼워맞춰진다. 다수의 직사각형판 재료(12)의 기부 단부측을 볼트(17)로서 고정 부재(11)에 나사 끼워맞춤으로써, 유지 부재(10)는 직사각형판 재료(12)의 전방 단부측 상에 유지된다.

도선(20)으로부터 고주파수 동력을 공급하기 위해 스프링 재료로 제조된 동력 공급 부재(18)는 진동자(9)의 하나의 전극부와 탄성 접촉한다. 동력 공급 부재(19)는 유지 부재(10)와 탄성 접촉하고 진동판(8)과 유지 부재(10)를 통해 진동자(9)의 다른 전극부와 전기 접촉한다. 동력 공급 부재(18, 19)는 (도시되지 않은) 진동 회로로부터 도선(20)을 거쳐 고주파수 동력을 공급한다. 이렇게, 공급된 전류는 동력 공급 부재(18, 19)를 통과하게 된다. 동력 공급 부재(18, 19)는 진동자(9), 유지 부재(10), 고정 부재(11), 중간 부재(13) 및 플랫폼(14)을 포함하는 케이싱에 의해 둘러싸인 밀폐 공간부(31) 내에 유지된다. 고정 부재(11)와 중간 부재(13)를 플랫폼(14) 상에 볼트(16)로 체결함으로써, 밀폐 공간부(31)는 기밀 상태에 있게 된다. 밀폐 공간부(31)를 유체 기밀식이 되도록 밀봉 부재는 구성 요소들 간의 각각의 접합부에 제공될 필요가 있음을 알 수 있다. 그러나, 간략화를 위해 그 도시는 생략하기로 한다.

플랫폼(14)은 공기를 밀폐 공간부(31)로 공급하기 위한 공기 공급 경로(14a)를 구비한다. 공기 공급 경로(14a)는 폭 방향에 평행하게 배치되고 실제 부분적으로 헤어핀 형태이다. 도선 부설 경로(14b)는 또한 플랫폼(14) 내부에 형성된다. 도선 부설 경로(14b)는 도선(20)의 통과를 허용하도록 제공된다. 도선(20)은 진동 회로에 연결된 기부 단부를 구비한다. 공기 공급 경로(14a)와 도선 부설 경로(14b)는 밀폐 공간부(31)와 연통하는 공기 공급 및 배출구(14c)를 각각 갖추고 있다. 따라서, 불활성 가스 또는 건조 공기를 장치로부터 공기 공급 경로(14a)로 공급하고 가스(또는 공기)를 도선 부설 경로(14b)로부터 배출시킴으로써, 밀폐 공간부(31)는 불활성 가스 환경 또는 건조 공기 환경 하에 있게 된다. 그 결과, 동력 공급 부재(18)와 진동자(9)의 전극면 사이에, 그리고 동력 공급 부재(19)와 유지 부재(10) 사이에 전기 접촉이 확실히 이루어지게 된다. 이는 산화로 인한 구성 요소의 질의 저하 방지에 도움을 준다. 또한 진동 회로와 동력 공급 부재(18, 19) 간에 접속이 이루어지도록 도선(20)이 공기 공급 경로(14a)를 통해 이어질 수 있게 됨을 알 수 있다. 또한, 노즐(6)로부터 공급되고 그로부터 배출되는 세정액(5)의 압력을 밀폐 공간부(31)의 압력 보다 더 크게 함으로써, 밀폐 공간부(31)는 외부로부터의 가스 또는 액체의 침입에 대해 보호된다.

도2에 도시된 대로, 이러한 실시예에서, LCD 글라스 기판(2)이 반송 방향에 직교하는 폭 방향(W)으로 충분한 강도의 초음파로 전체적으로 균일하게 방사되도록 하기 위해, 노즐 개구(6b)는 2열로 배열되어 진동자(9)의 진동폭 및 글라스 기판(2)의 반송 방향 폭은 서로 중첩되게 된다. 이는 전체 글라스 기판(2)이 완전히 세정될 수 있도록 한다. 또한, 초음파 인가 범위는 글라스 기판(2)의 단부면 까지도 적절히 세정되도록 글라스 기판(2)의 반송 방향 폭 보다 더 커지게 된다. 따라서, 더 신뢰성 있는 세정 효과를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 사용중의 초음파는 400kHz 내지 2MHz의 대역 내의 주파수를 갖는다. 이는 피세정 재료를 고효율로 세정할 수 있도록 한다.

전술된 초음파 세정 장치는 기부면측, 즉 LCD 글라스 기판(2)의 피세정면이 진동자(9)에 의해 발생된 초음파로 인가된 세정액(5)의 분출로 분무되고, 피세정 글라스 기판의 상부면이 세정액 공급 노즐(1)로부터 공급된 세정액(3)의 분출로 별도로 분무되도록 형성됨을 알 수 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 일예로, 도3은 본 발명의 초음파 세정 장치의 또 다른 실시예의 구성을 도시한 개략 정면 단면도이다. 도3에 도시된 대로, 초음파 세정 장치는 전술된 실시예의 구성에 대해 거꾸로 도시되어 있다. 즉, 초음파 세정 장치는 초음파가 인가된 세정액의 분출이 피세정면에 분무되도록 LCD 글라스 기판(2) 위에 배치될 수 있다. 달리 계속해서 본 발명의 또 다른 실시예로서, 초음파 세정 장치는 그 양면이 동시에 세정되도록 양 측면, 즉 피세정 글라스 기판(2)의 상면 및 하면을 향해 배치될 수 있다. 또한, 본 발명을 구체화한 초음파 세정 장치는 글라스 기판(2)을 세정하는 기능을 할 뿐만 아니라 반도체 웨이퍼등을 세정하는 기능을 한다. 또한, 판형 재료가 세정되는 경우에, 타겟 재료는 수평면에 직각이거나 경사진 피세정면과 함께 배치될 수 있다. 이 경우에, 초음파가 인가된 세정액의 분출은 피세정 타겟 재료의 일표면 또는 양 표면에 분무된다. 또한 계속해서, 하나의 피세정면은 초음파가 인가된 세정액과 초음파가 없는 세정액을 조합식으로 이용함으로써 세정될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 사상이나 주요 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 구체적인 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 실시예들은 설명을 위한 것이지 제한하기 위한 것은 아니며, 본 발명의 범주는 선행 설명 보다는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 나타나게 되며 따라서 청구 범위의 동등예의 범위 내에 있는 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 있게 된다.

본 발명에 따라 초음파가 인가된 충분한 양의 세정액이 피스 바이 피스 방식에 의해 세정되는 재료 모두에 걸쳐 분무되어, 세정 효과를 안정화한다. 또한, 각각의 다수의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 진동판이 쌍으로서 작용하도록 서로 고정되기 때문에, 하나의 진동자가 고장나게 되면, 그 대응하는 진동판을 교체하는 것은 필수적이다. 이는 유지 보수를 용이하게 하고 운전 비용을 줄이는 것을 돕는다. 그 결과, 신뢰성이 용이하게 유지된다.

Claims

세정액의 적어도 일부에 초음파 진동을 인가하고, 피세정 재료를 소정 방향으로 반송하면서 피스 바이 피스 방식으로 세정하는 초음파 세정 장치에 있어서,

진동자가 1대1로 고정된 진동판으로 초음파를 인가한 세정액을 일방향으로 길게 연장되는 형상의 노즐로부터 피세정 재료에 분사하는 다수의 초음파 진동 유닛을 포함하고,

다수의 초음파 진동 유닛은 반송 방향에 직교하는 폭 방향으로 2열로 배열되고, 각 열에는 다수의 초음파 진동 유닛이 노즐이 상기 폭 방향으로 간격을 두고 인접하도록 배열되고, 일렬에 배열된 인접하는 2개의 초음파 진동 유닛에 대해 다른 열에 배열된 하나의 초음파 진동 유닛이 실질적으로 중앙에 위치하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제1항에 있어서, 초음파 진동 유닛이 진동자를 유지하기 위한 유지 부재와, 진동자의 전극과 유지 부재를 탄성 접촉시킴으로써 고주파수 동력을 진동자에 공급하기 위한 동력 공급 부재와, 그 동력을 동력 공급 부재에 공급하기 위한 도선과, 진동자와 동력 공급 부재 및 도선을 수용하기 위해 내부에 형성된 밀폐 공간부를 구비한 케이싱을 포함하고, 소정 치수의 폭을 갖는 노즐이 진동판에 인접 배치되고, 노즐은 초음파 진동이 그를 통해 진동판에 전달되는 세정액을 공급하고 그 세정액을 대류식으로 순환시키기 위한 돌기편을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제2항에 있어서, 배열된 각각의 초음파 진동 유닛에서, 케이싱은 세정액을 노즐로 공급하기 위한 세정액 공급 경로와, 공기를 밀폐 공간부로 공급하기 위한 공기 공급 경로와, 동력을 진동자에 공급하는 데 요구되는 도선을 부설하기 위한 도선 부설 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제3항에 있어서, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 케이싱은 밀폐 공간부의 사이에 연통을 제공하기 위한 개구부와, 공기 공급 경로 및 도선 부설 경로를 갖추고 있고, 불활성 가스 또는 건조 공기를 순환시킴으로써, 동력 공급 부재, 도선 및 진동자는 불활성 가스 환경 또는 건조 공기 환경 하에 있게 되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제4항에 있어서, 밀폐 공간부의 내압은 노즐로 공급되고 그로부터 배출되는 세정액의 압력 보다 큰 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제2항에 있어서, 각각의 초음파 진동 유닛에서, 진동자와 동력 공급 부재는 나사에 의해 밀폐 공간부를 구성하는 케이싱에 체결되고 그로부터 용이하게 분리되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제1항에 있어서, 사용시에 초음파 진동은 400kHz 내지 2MHz 대역 내의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
제1항에 있어서, 폭 방향으로 배열된 양 단부 노즐의 개구부는 피세정 재료가 반송 방향에서 보았을 때 양 노즐 사이에 개재되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 장치.
피세정 재료의 양 표면을 세정하기 위한 초음파 세정 방법에 있어서,

초음파 진동이 인가된 세정액이 피세정 재료의 표면에 분무되도록 청구항 1의 초음파 세정 장치를 피세정 재료의 일 표면측 쪽에 배치하는 단계와,

세정액이 다른 표면에 분무되도록 세정액 공급 노즐을 피세정 재료의 다른 표면측 쪽에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 방법.
피세정 재료를 세정하기 위한 초음파 세정 방법에 있어서,

초음파 진동이 인가된 세정액이 피세정 재료에 분무되도록 청구항 1의 초음파 세정 장치를 피세정 재료의 피세정면 위에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 세정 방법.