KR100784903B1 - Ultrasonic cleaning system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조공정이나 에프피디(FPD: Flat Panel Display) 제조공정에서 사용되는 초음파 세정장치의 개량에 관한 것으로 초음파진동에 의한 과열을 방지함으로써 장치의 내구성이 향상되고, 미스트 배기시설의 설치를 생략할 수 있으며, 초음파출력(음압(音壓))을 피세정체의 표면 전체에 균일하게 조사할 수 있고, 장치의 부피를 경박단소화할 수 있으며, 전력이나 세정액의 사용량을 줄여 경제적으로 구동할 수 있는 초음파 세정장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 초음파 세정장치는, 세정액과 초음파의 조합사용에 의해 피세정체의 표면오염을 제거하는 초음파 세정장치에 있어서, 피세정체를 이동시키는 직선이송수단 ; 직선이송수단으로 운반하는 피세정체의 표면에 세정액을 분사·공급하여 상기 피세정체의 표면에 세정액 막을 형성하는 세정액 공급수단 ; 및 피세정체 표면의 세정액 막에 접촉되는 초음파집중부의 단면윤곽의 양측 곡선이 지수곡선 또는 현수선 형태로 된 몸체와, 상기 몸체 내에 복수 개가 일렬로 배치되되 인접면 사이에 형성되는 절연간격이 피세정체의 이동방향에 대해 사선(斜線)으로 형성되는 삼각형 모양 또는 "
" 모양의 초음파 진동소자로 이루어진 초음파 세정용 진동체 ; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.초음파세정, 초음파집중, 균일음압, 냉각, 평판, 진동소자
The present invention relates to an improvement of an ultrasonic cleaning device used in a semiconductor manufacturing process or a flat panel display (FPD) manufacturing process. The durability of the device is improved by preventing overheating by ultrasonic vibration, and the installation of a mist exhaust system is improved. It can be omitted and the ultrasonic output (negative pressure) can be irradiated uniformly on the whole surface of the object to be cleaned, the volume of the device can be light and small, and it can operate economically by reducing the amount of power or cleaning liquid used. It relates to an ultrasonic cleaning device that can be.
An ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention includes: an ultrasonic cleaning apparatus for removing surface contamination of a substance to be cleaned by a combination of cleaning liquids and ultrasonic waves, comprising: linear transfer means for moving the substance to be cleaned; Cleaning liquid supply means for injecting and supplying the cleaning liquid to the surface of the object to be transported by the linear transfer means to form a cleaning liquid film on the surface of the object to be cleaned; And a body in which both side curves of the cross-sectional contour of the ultrasonic concentrator in contact with the cleaning liquid film on the surface of the object to be cleaned are in the form of an exponential curve or a suspension line, and a plurality of lines are arranged in a line within the body, and an insulating gap is formed between the adjacent surfaces of the object to be cleaned. A triangular shape formed obliquely to the direction of movement or "
" Ultrasonic cleaning vibrating body made of ultrasonic vibration element of the shape; characterized in that comprises a.Ultrasonic Cleaning, Ultrasonic Concentration, Uniform Sound Pressure, Cooling, Plate, Vibration Element
Description
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세정용 진동체의 평면모형도.Figure 1a is a plan view of the ultrasonic cleaning vibrating body according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 세정용 진동체의 평면모형도.Figure 1b is a plan view of the ultrasonic cleaning vibrating body according to another embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 초음파 세정용 진동체의 측면모형도.Figure 2 is a side model view of the ultrasonic cleaning vibrating body shown in FIG.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 세정용 진동체의 측면모형도.Figure 3 is a side view of the ultrasonic cleaning vibrating body according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세정장치의 모형도.Figure 4 is a model of the ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 세정장치의 모형도.Figure 5 is a model of the ultrasonic cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6은 대형의 단일 초음파 진동소자에 의해 구현된 초음파 세정용 진동체의 모형도.Figure 6 is a model of the ultrasonic cleaning vibrating body implemented by a large single ultrasonic vibration device.
도 7은 복수 개의 초음파 진동소자의 직렬배치에 의해 구현된 종래기술에 의한 초음파 세정용 진동체의 모형도.Figure 7 is a model of the ultrasonic cleaning vibrating body according to the prior art implemented by a series arrangement of a plurality of ultrasonic vibration elements.
도 8은 도 7의 초음파 세정용 진동체의 불균일한 음압분포를 나타낸 그래프.8 is a graph showing a non-uniform sound pressure distribution of the ultrasonic cleaning body of FIG.
도 9는 복수 개의 초음파 진동소자를 2열 이상 배치한 종래기술에 의한 초음파 세정용 진동체의 모형도.9 is a model diagram of an ultrasonic cleaning vibrating body according to the prior art in which a plurality of ultrasonic vibration elements are arranged in two or more rows.
도 10은 종래기술에 의한 메가소닉 세정장치의 모형도.10 is a schematic view of a megasonic cleaning device according to the prior art.
[도면 부호의 설명][Description of Drawing Reference]
110… 초음파 세정용 진동체 111… 초음파 진동소자110... Ultrasonic vibrating
112… 절연간격 113… 몸체112...
114… 초음파집중부 115… 냉각 홀114...
116… 홈 121… 세정액 공급수단116...
122… 세정액 130… 초음파발진기122... Cleaning liquid 130... Ultrasonic Oscillator
131… 리드 선 200… 피세정체131...
210… 직선이송수단 220… 회전지지수단210... Straight line feeding means 220... Rotating support means
본 발명은 초음파 세정장치의 구조 개량에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 반도체 제조공정이나 에프피디(FPD: Flat Panel Display) 제조공정에서 사용되는 초음파 세정장치의 (ⅰ) 초음파진동에 의한 과열을 방지함으로써 장치의 내구성을 향상시킬 수 있고 (ⅱ) 전력과 세정액의 사용량을 줄여 경제적으로 구동할 수 있으며 (ⅲ) 초음파 세정과정에서 발생하는 연기 형태의 세정액 미스트(mist)를 배출하기 위한 미스트 배기시설의 설치를 생략할 수 있고 (ⅳ) 평판형 피세정체의 표면 전체에 초음파출력을 균일하게 조사할 수 있으며 (ⅴ) 장치의 부피를 경박단소화할 수 있는 초음파 세정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an improvement of the structure of an ultrasonic cleaning device, and more particularly, to prevent overheating caused by ultrasonic vibration of an ultrasonic cleaning device used in a semiconductor manufacturing process or a flat panel display (FPD) manufacturing process. It is possible to improve the durability of the device, (ii) to operate economically by reducing the amount of power and cleaning liquid used, and (i) to install mist exhaust facilities to discharge the mist of cleaning liquid mist generated in the ultrasonic cleaning process. The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus which can omit (i) uniformly irradiate ultrasonic power to the entire surface of a plate-like object to be cleaned and (i) make the volume of the device light and small.
반도체 제조공정이나 엘시디(LCD) 패널의 제조공정 중 불순물을 없애는 세정공정은 30% 이상의 비중을 차지한다. 반도체의 경우는 1999년 0.18㎛을 시작으로 2002년 본격적인 0.13㎛ 시대가 열린 데 이어 0.09㎛(90 나노)로 회로폭이 예상보다 빨리 미세화되고 있어 먼지나 불순물에 의한 영향이 점점 커지고 있다.The cleaning process for removing impurities in the semiconductor manufacturing process or the LCD (LCD) panel manufacturing process accounts for 30% or more. In the case of semiconductors, starting from 0.18㎛ in 1999, the 0.13㎛ era began in earnest in 2002, and the circuit width is becoming smaller than expected at 0.09㎛ (90 nanometers), and the influence of dust and impurities is increasing.
일례로 회로 선 폭이 0.18㎛인 경우 0.09㎛까지 먼지크기가 허용되지만 회로 선 폭이 0.09㎛가 되면 먼지크기는 0.05㎛(50 나노) 이하로 조절돼야 한다. 세정 기술이 뒷받침되지 못하면, 미세회로공정 자체가 유명무실해지기 때문이다.For example, if the circuit line width is 0.18㎛, the dust size is allowed up to 0.09㎛, but if the circuit line width reaches 0.09㎛, the dust size should be adjusted to 0.05㎛ (50 nano) or less. If the cleaning technology is not supported, the microcircuit process itself becomes obsolete.
먼지나 오염물 자국은 디스플레이 기판을 모두 불량품으로 만들 수 있어, 유기 이엘(EL)과 같은 첨단 디스플레이 패널의 제조분야에서는 세정기술에 대한 중요성이 점점 높아지고 있다.Dust and contaminant marks can make all display substrates defective, and cleaning technology is becoming increasingly important in the manufacturing of advanced display panels such as organic EL.
따라서, 상기와 같이 기판상에 잔존하는 오염물질을 효율적으로 제거하기 위하여 종래부터 여러 가지 구성의 세정장치가 사용되고 있다. 특히, 세정공정에서 초음파를 조사하여 세정하는 경우에는 더욱 효율적으로 세정할 수 있으므로 초음파 세정장치가 대표적으로 이용된다.Therefore, in order to efficiently remove contaminants remaining on the substrate as described above, cleaning apparatuses of various configurations have been conventionally used. In particular, in the case of cleaning by irradiating with ultrasonic waves in the cleaning step, the ultrasonic cleaning device is typically used because the cleaning can be performed more efficiently.
종래기술Prior art
첨부된 도 10은 폭이 수백 ㎜ 이상인 대형 평판(기판, 패널)의 세정에 사용되는 초음파 세정장치의 일 예를 나타낸 모형도이다. (일본 공개특허공보 제2002-233837호, 출원인: 혼다 전자 주식회사)10 is a model diagram showing an example of an ultrasonic cleaning apparatus used for cleaning a large flat plate (substrate, panel) having a width of several hundred mm or more. (JP-A-2002-233837, Applicant: Honda Electronics Co., Ltd.)
도면에 나타나 있는 것처럼, 동 세정장치의 초음파 세정용 진동체(110)는 기판과 대면하는 진동부재의 상면에 초음파 진동소자(111)가 접착되어 있고, 상기 초음파 진동소자에 초음파발진기의 발진출력을 인가하는 리드 선(131)이 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 진동부재의 양측에 세정액 공급수단(121)이 설치되어 있다.As shown in the drawing, the
따라서 상기 세정액 공급수단을 통해 진동부재와 기판 사이의 미소간극에 세정액이 공급되면 표면장력에 의해 세정액 막이 상기 진동부재의 하면과 기판 사이에 형성된다. 이러한 상태에서 초음파 진동소자에 발진출력이 인가되면 진동부재와 세정액 막을 통해 초음파가 기판 표면에 조사되어 세정(洗淨)이 이루어진다.Therefore, when the cleaning liquid is supplied to the microgap between the vibrating member and the substrate through the cleaning liquid supplying means, a cleaning liquid film is formed between the lower surface of the vibrating member and the substrate by the surface tension. In this state, when the oscillation output is applied to the ultrasonic vibrating element, ultrasonic waves are irradiated onto the substrate surface through the vibrating member and the cleaning liquid film to perform cleaning.
그러나 상기 초음파 세정장치는 초음파진동에 의한 진동부재의 과열을 방지하는 냉각수단이 없기 때문에 진동부재와 연결된 각 부로 높은 열이 전달되어 장치의 내구성이 하락할 가능성이 있다. 또한, 초음파진동에 의해 과열된 진동부재가 세정액 막에 맞닿았을 때 생기는 미스트를 배기시켜야 하므로 배기수단의 설치와 에너지사용이 요구된다.However, since the ultrasonic cleaning device does not have a cooling means for preventing overheating of the vibrating member by ultrasonic vibration, high heat is transmitted to each part connected to the vibrating member, thereby reducing the durability of the apparatus. In addition, since the mist generated when the overheated vibrating member is brought into contact with the cleaning liquid film by ultrasonic vibration must be exhausted, installation of exhaust means and energy use are required.
한편, 피세정체가 대형 평판인 경우에는 초음파 세정장치(110)의 진동소자로 예컨대, 도 6과 같이 대형의 긴 초음파 진동소자를 사용해야 할 필요가 있다.On the other hand, when the object to be cleaned is a large flat plate, it is necessary to use, for example, a large long ultrasonic vibration device as shown in FIG. 6 as the vibration device of the
이는 초음파 진동소자가 피세정체(200)의 폭 방향 전면(全面)을 덮을 수 있어야 하기 때문이다.This is because the ultrasonic vibration element must cover the entire width direction of the object to be cleaned 200.
그러나 초음파 진동소자(111)는 대개 세라믹으로 구성되어 있고 소성에 의해 제조되기 때문에 크기가 커지게 되면 안정한 치수로 제작하는 것이 곤란하고 가열 등에 의한 국부적인 변성에 약할 뿐 아니라 초음파 진동소자 면(面) 내의 초음파출력이 불균일한 문제점이 발생한다.However, since the
따라서 대형의 긴 초음파 진동소자를 사용하는 대신, 종래에는 도 7과 같이 복수 개의 초음파 진동소자(111)를 피세정체(200)의 폭 방향 사이즈에 대응시켜 직렬로 나란하게 배열하여 사용한다. 복수 개의 초음파 진동소자를 배열하여 사용할 경우에는, 초음파 진동소자 간 초음파출력의 불 균일을 보정하고 각각의 초음파 진동소자로부터 발생한 초음파가 인접해 있는 다른 초음파 진동소자에 영향을 미치는 간섭작용을 방지하기 위해 소정 간격의 절연간격(112)을 두고 배열시킨다.Therefore, instead of using a large, long ultrasonic vibrating element, conventionally, a plurality of ultrasonic vibrating
이 간격은 초음파 진동소자의 종류나 크기에 따라 달라진다.This spacing varies depending on the type or size of the ultrasonic vibration device.
일 예로 200㎜×15㎜의 진동판을 구비한 W-357LS-380(혼다전자(주))의 경우에는 최소 0.2㎜의 간격이 있어야 한다고 알려져 있으며, 간섭작용을 효과적으로 회피하기 위해 최소 절연간격보다 큰 간격을 확보하는 것이 바람직하다.As an example, the W-357LS-380 (Honda Electronics Co., Ltd.), which has a diaphragm of 200 mm x 15 mm, is known to have a minimum gap of 0.2 mm, and is larger than the minimum insulation gap to effectively avoid interference. It is desirable to secure a gap.
그러나 이러한 절연간격의 존재로 인해, 도 8과 같이 진동소자가 없는 부분에서는 초음파 진동소자 면(面) 내의 초음파출력이 낮아지는 문제가 발생한다.However, due to the existence of such an insulating gap, there is a problem that the ultrasonic output in the surface of the ultrasonic vibration element is lowered in the portion without the vibration element as shown in FIG.
대한민국 등록특허 제10-414540호에는 음압(音壓) 출력의 불 균일에 따라 세정이 효율적이지 못한 문제점을 해결하기 위해 복수 개의 초음파 진동소자를 2열 이상 배치하고, 다른 열의 초음파 진동소자(111)끼리는 상기 열의 나란한 방향으로 중첩영역을 갖는 초음파 세정용 진동체(110)를 갖는 초음파 세정용 진동장치가 개 시되어 있다. 따라서, 도 9와 같은 장치에 의하면 제1열에서는 초음파 진동소자가 없는 부분에서 초음파출력이 낮아짐에 의해 세정이 불충분하다고 하더라도 제2열에서 동일 부분에 초음파 진동소자가 중첩되어 있어 세정이 효율적으로 이루어질 수 있다.In Korean Patent No. 10-414540, in order to solve the problem that cleaning is not efficient due to unevenness of sound pressure output, a plurality of ultrasonic vibrating elements are arranged in two or more rows, and ultrasonic vibrating
그러나 상기 초음파 세정장치는 기본적으로 초음파 세정용 진동체가 2열 이상 배열되어 있어야 하므로, 초음파 세정장치를 구동하기 위한 전력과 세정액의 사용량이 클 뿐 아니라 장치의 크기 또한 커져야 하는 기본적인 구조상의 문제점이 있다. 또한, 초음파 진동소자가 중첩되지 않는 단면 A 영역은 B 영역에 비해 초음파출력이 절반에 불과하므로 균일한 세정효과를 기대하기 어렵다.However, since the ultrasonic cleaning apparatus basically requires two or more rows of ultrasonic cleaning vibrators, there is a fundamental structural problem in that the power and the amount of the cleaning liquid used to drive the ultrasonic cleaning apparatus are large, as well as the size of the apparatus must be increased. In addition, since the ultrasonic wave output is only half of the area A where the ultrasonic vibration device is not overlapped, it is difficult to expect a uniform cleaning effect.
본 발명은 종래 초음파 세정장치의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서 초음파 세정장치의 초음파출력을 일정하게 유지하면서 초음파 세정장치의 부피는 줄이고, 전력과 세정액의 사용량을 줄여 경제적으로 구동할 수 있는 초음파 세정장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to improve the problem of the conventional ultrasonic cleaning device, while maintaining the ultrasonic power output of the ultrasonic cleaning device to maintain a constant ultrasonic volume, the ultrasonic cleaning device can be economically driven by reducing the volume of the ultrasonic cleaning device, the amount of power and cleaning solution used The purpose is to provide a device.
또한, 본 발명의 다른 목적은 불충분한 세정과 피세정체의 패턴손상이 방지될 수 있는 초음파 세정장치를 제공하는데에 있다.Further, another object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning apparatus which can prevent insufficient cleaning and damage to the pattern of the object to be cleaned.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 초음파진동 시에 발생한 열을 물 등의 냉각 유체로 흡수제거함으로써, 과열(過熱)에 의한 초음파 세정장치의 내구성 하락을 방지할 수 있는 초음파 세정장치를 제공하는데에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an ultrasonic cleaning apparatus capable of preventing the durability of the ultrasonic cleaning apparatus from being lowered due to overheating by absorbing and removing heat generated during ultrasonic vibration with a cooling fluid such as water. have.
상기의 기술적 과제가 달성될 수 있는 본 발명의 초음파 세정장치는, 세정액과 초음파의 조합사용에 의해 피세정체의 표면오염을 제거하는 초음파 세정장치에 있어서, 피세정체를 이동시키는 직선이송수단 ; 직선이송수단에 실려 이동되는 피세정체의 표면에 세정액을 분사 ·공급하여, 피세정체의 표면에 세정액 막을 형성하는 세정액 공급수단 ; 및 피세정체 표면의 세정액 막에 접촉되는 하단 측 초음파집중부의 단면 윤곽의 양측 곡선이 지수곡선형(Exponential curve type) 또는 현수선 형태(Catenoidal curve type)로 된 몸체와, 상기 몸체 내에 복수 개가 일렬로 배치되되 인접면 사이에 형성되는 절연간격이 피세정체 이동방향에 대해 사선(斜線)으로 형성되는 삼각형 모양 또는 " " 모양의 초음파 진동소자로 이루어진 초음파 세정용 진동체 ; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. (청구항 1)The ultrasonic cleaning apparatus of the present invention can achieve the above technical problem, the ultrasonic cleaning apparatus for removing the surface contamination of the object to be cleaned by the combined use of the cleaning liquid and ultrasonic wave, the linear transfer means for moving the object to be cleaned; Cleaning liquid supply means for injecting and supplying the cleaning liquid to the surface of the object to be transported by the linear transfer means to form a cleaning liquid film on the surface of the object to be cleaned; And a body in which both side curves of the cross-sectional contour of the lower ultrasonic concentrator in contact with the cleaning liquid film on the surface of the object to be cleaned are of an exponential curve type or a cathodic curve type, and a plurality of lines are arranged in a line in the body. In which the insulating gap formed between the adjacent surfaces is diagonally formed with respect to the moving direction of the object to be cleaned or " Ultrasonic cleaning vibrating body consisting of a ultrasonic vibration device of the shape; characterized in that it comprises a configuration. (Claim 1)
본 발명의 다른 예에 의한 초음파 세정장치는, 세정액과 초음파의 조합사용에 의해 피세정체의 표면오염을 제거하는 초음파 세정장치에 있어서, 피세정체를 회전시키는 회전지지수단 ; 회전지지수단에 얹혀진 상태로 회전되는 피세정체의 표면에 세정액을 분사·공급하여, 피세정체의 표면에 세정액 막을 형성하는 세정액 공급수단 ; 및 피세정체 표면의 세정액 막에 접촉되는 하단 측 초음파집중부의 단면 윤곽의 양측 곡선이 지수곡선형 또는 현수선 형태로 된 몸체와, 상기 몸체 내에 복 수 개가 일렬로 배치되되 인접면 사이에 형성되는 절연간격이 피세정체 이동방향에 대해 사선(斜線)으로 형성되는 삼각형 모양 또는 " " 모양의 초음파 진동소자로 이루어진 초음파 세정용 진동체 ; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. (청구항 2)According to another aspect of the present invention, an ultrasonic cleaning apparatus includes: an ultrasonic cleaning apparatus for removing surface contamination of a body to be cleaned by a combination of cleaning liquids and ultrasonic waves, comprising: rotation support means for rotating the body to be cleaned; Cleaning liquid supplying means for injecting and supplying a cleaning liquid to the surface of the object to be rotated while being mounted on the rotation supporting means to form a cleaning liquid film on the surface of the object to be cleaned; And a body having both curves in the cross-sectional contour of the lower-side ultrasonic concentrator in contact with the cleaning liquid film on the surface of the object to be exponentially curved or in the form of a suspension line, and a plurality of insulating lines arranged in a line between the adjacent surfaces. A triangular shape formed obliquely to the direction of movement of the object or " Ultrasonic cleaning vibrating body consisting of "ultrasonic ultrasonic vibration device of the shape; characterized in that it comprises a. (Claim 2)
바람직하게는 과열방지용 냉각 홀이 상기 몸체 내에 추가로 형성되거나(청구항 3), 초음파 진동소자가 설치되는 상기 몸체의 내부 바닥에 초음파의 측면진행을 차단하는 홈이 추가로 형성되는 것이다. (청구항 4)Preferably, a cooling hole for preventing overheating is additionally formed in the body (claim 3), or a groove is formed in the inner bottom of the body in which the ultrasonic vibration device is installed to block the lateral progression of the ultrasonic wave. (Claim 4)
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 각 실시예에 따른 초음파 측정장치의 구성 및 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the ultrasonic measuring apparatus according to each embodiment of the present invention will be described.
실시예 1Example 1
첨부된 도 1a와 1b 및 도 2는 각각 본 발명의 일 예에 따른 초음파 세정용 진동체의 평면모형도 및 측면모형도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 세정장치의 모형도이다.1A and 1B and FIG. 2 are planar model views and side model views of an ultrasonic cleaning vibrating body according to an example of the present invention, and FIG. 4 is a schematic view of the ultrasonic cleaning device according to an embodiment of the present invention.
도 1a와 1b에서 보듯이, 본 실시예의 초음파 세정용 진동체(110)는 삼각형 형태 또는 " " 모양의 초음파 진동소자(111)가 복수 개 연결되어 있으며, 상기 초음파 세정용 진동체가 소정간격 이상 이동할 시, 상기 초음파 진동소자의 표면과 피세정체(200)의 표면이 모두 대면(對面)되도록 배치되어 있다. 더욱 구체적으로, 본 실시예의 초음파 세정용 진동체는 인접면이 진동체의 상대적 이동방향에 대해 사선(斜線)으로 형성된 복수 개의 초음파 진동소자가 일정한 절연간격(112)을 두고 상기 진동체의 몸체 내에 일렬로 배치되어 있다.As shown in Figures 1a and 1b, the ultrasonic
특히, 도 1b의 경우에는 초음파 진동소자 사이에 형성되는 사선방향의 절연간격(112)과 수평방향의 절연간격이 동일한 길이(d)가 되도록 배치되어 있다. 여기서, 도 1b에 도시된 초음파 진동소자의 높이, 두께, 길이는 임의로 정할 수 있으며, 수평방향으로 형성되는 절연간격의 구간길이도 짧게 하거나 길게 할 수 있다.In particular, in the case of FIG. 1B, the diagonal insulating
따라서, 초음파 진동소자(111)의 형상 및 배치가 상기와 같이 된 본 실시예의 초음파 세정용 진동체(110)에 의하면 도 8과 같은 초음파출력(음압(音壓))의 불 균일에 관련된 문제가 해소될 수 있다.Therefore, according to the ultrasonic
또한, 도 1a와 1b 및 도 2에서 보듯이, 본 실시예의 초음파 세정용 진동체는 복수 개의 초음파 진동소자(111)가 일렬로 배치되는 몸체(113)의 양측 내부에 냉각 홀(115)이 형성되어 있다. 따라서 초음파 진동소자(111)에 전기적으로 연결된 리드 선(131)을 통해 전력을 공급하고 냉각 홀(115) 내에 물 등의 냉각유체를 유·출입시키면 초음파 진동에 의해 발생한 열이 몸체를 통해 냉각유체에 흡수되므로, 초 음파 세정용 진동체가 과열되는 것을 방지할 수 있다.In addition, as shown in Figures 1a, 1b and 2, in the ultrasonic cleaning vibrating body of the present embodiment, the cooling holes 115 are formed inside both sides of the
또한, 본 실시예의 초음파 세정용 진동체는 몸체(113)의 하부 측에, 단면 윤곽의 양측 곡선이 지수곡선 또는 현수선 형태로 된 초음파집중부(114)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 초음파 진동소자에 인가되는 전력량을 의도적으로 줄여 초음파출력을 약하게 한 경우에도 초음파집중부를 통해서 피세정체 표면의 세정액 막에 입사되는 초음파의 세기는 높게 나타나 전력 소비량을 줄일 수 있었고 표면에 대한 세정효과도 더 우수하게 나타났다.In addition, in the ultrasonic cleaning vibrating body of the present embodiment, the ultrasonic concentrating
도 4에 도시된 본 실시예의 초음파 세정장치는 피세정체(200)를 이동시키는 직선이송수단(210)과, 피세정체의 표면에 세정액(122)을 분사·공급하여 피세정체의 표면에 세정액 막을 형성하는 세정액 공급수단(121) 및 상기 초음파 세정용 진동체(110)를 포함하는 형태로 구성되었는데, 특히 초음파 세정용 진동체의 경우에는 피세정체의 표면에 형성된 세정액 막에 항상 접촉될 수 있도록 예를 들면 3㎜ 정도의 간격을 두고 설치되었다. 따라서 리드 선(131)을 통해 초음파발진기(130)의 출력을 초음파 진동소자에 인가하면 몸체 하부에 형성된 초음파집중부를 통해 피세정체 표면의 세정액 막에 초음파가 조사되어 세정작업이 이루어지게 된다.The ultrasonic cleaning apparatus of this embodiment shown in FIG. 4 forms a cleaning liquid film on the surface of the object by spraying and supplying the linear transfer means 210 for moving the object to be cleaned 200 and the cleaning
한편, 세정작업 시 계속되는 초음파 진동에 의해 초음파 세정용 진동체의 온도는 올라가게 되지만, 몸체 내에 형성된 냉각 홀 속의 냉각유체가 그 열을 흡수하므로 과열되는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, the temperature of the ultrasonic cleaning vibrating body is increased by the ultrasonic vibration which is continued during the cleaning operation, but the cooling fluid in the cooling hole formed in the body absorbs the heat, thereby preventing overheating.
실시예 2Example 2
첨부된 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 세정용 진동체의 측면모형도이다.Attached Figure 3 is a side view of the ultrasonic cleaning vibrating body according to another embodiment of the present invention.
도면에 나타낸 바와 같이, 초음파 진동소자(111)가 내장되는 몸체(113)의 내부 바닥에, 초음파의 측면 진행을 차단하는 홈(116)이 추가로 형성되어 있다.As shown in the figure, a
상기 홈(116)은 복수 개의 초음파 진동소자가 일렬로 배치된 둘레를 따라 상기 바닥면에 형성되며, 상기 홈에 의해서 초음파의 측면진행이 차단됨으로써 결과적으로는 피세정체 쪽을 향해 초음파가 집중되는 효과가 생기게 된다.The
실시예 3Example 3
첨부된 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 세정장치를 나타낸 것으로서, 웨이퍼를 세정하는데 특히 적합한 경우를 나타낸 것이다.5 is a view illustrating an ultrasonic cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention, which shows a case particularly suitable for cleaning a wafer.
도면에서 보듯이, 세정액과 초음파의 조합사용에 의해 피세정체의 표면 오염을 제거하게 된 본 실시예의 초음파 세정장치는 피세정체(200)를 지지한 상태로 회전하는 회전지지수단(220)과, 피세정체의 표면에 세정액(122)을 공급하는 세정액 공급수단(121)과, 상기 세정액을 통해 피세정체의 표면에 초음파를 조사하는 본 발명에 의한 초음파 세정용 진동체(110)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the ultrasonic cleaning apparatus of the present embodiment to remove the surface contamination of the object to be cleaned by the combined use of the cleaning liquid and the ultrasonic wave and the rotary support means 220 to rotate in the state supporting the object to be cleaned 200, It comprises a cleaning liquid supply means 121 for supplying the cleaning liquid 122 to the surface of the stagnation and the ultrasonic
여기서, 본 실시예의 초음파 세정장치는 피세정체가 제자리에서 회전한다는 점을 제외하면, 실시예 1에 개시된 것과 매우 흡사한 형태이므로 작용/효과에 관한 구체적인 설명은 생략한다.Here, since the ultrasonic cleaning apparatus of this embodiment is very similar to that disclosed in Example 1 except that the object to be cleaned rotates in place, a detailed description of the operation / effect is omitted.
기타 실시예Other Example
상술한 각 실시예에 언급된 초음파 세정용 진동체는 몸체(113)의 구성소재로서 Al6061-T6 나 STS(스테인리스 스틸), 수정(Quartz) 등을 사용할 수 있고 초음파 진동소자(111)로는 압전세라믹 소재로 된 통상의 압전소자를 쓸 수 있다.The ultrasonic cleaning vibrating body mentioned in each of the above-described embodiments can be used as a component of the
또한, 냉각유체로 기체/액체를 모두 사용할 수 있지만 열전달 특성과 경제적인 측면에서 물을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, although both gases and liquids may be used as the cooling fluid, it is preferable to use water in terms of heat transfer properties and economics.
또한, 냉각 홀(115)은 몸체의 길이방향(길이가 긴 방향)으로 관통·설치되거나 몸체의 폭 방향(길이가 짧은 방향)으로 관통·설치될 수 있고, 냉각 홀에 통상 구조의 순환(배관)계를 연결함으로써 냉각유체를 연속으로 순환시킬 수도 있다.In addition, the
또한, 냉각 홀 대신 워터재킷 타입의 과열방지수단을 초음파 세정용 진동체의 외면에 접촉시키거나 상기 외면으로부터 예를 들면, 1㎝ 내외의 간격을 두고 설치하여 복사방식 혹은 대류방식에 의해 열을 제거할 수도 있다.In addition, a water jacket type overheat prevention means in contact with the outer surface of the ultrasonic cleaning vibrating body instead of the cooling hole or installed at an interval of, for example, about 1 cm from the outer surface to remove heat by radiation or convection. You may.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 초음파진동에 의해 발생한 열이 냉각 홀을 유·출입하는 냉각유체에 흡수되므로 초음파 세정용 진동체의 과열을 방지 할 수 있다. 따라서, 세정액 막이 열에 의해 미스트로 변하는 것을 억제할 수 있으므로 미스트 배기수단의 설치를 생략할 수 있고, 배기수단이 설치된 경우에도 작동 횟수를 줄일 수 있다.According to the present invention constituted as described above, the heat generated by the ultrasonic vibration is absorbed by the cooling fluid flowing in and out of the cooling hole, it is possible to prevent overheating of the ultrasonic cleaning vibrating body. Therefore, since the cleaning liquid film can be prevented from changing into mist due to heat, the installation of the mist exhaust means can be omitted, and the number of operations can be reduced even when the exhaust means is provided.
또한, 초음파 세정용 진동체와 대면하는 피세정체의 표면이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 초음파 세정용 진동체에 근접해 있는 다른 구성요소의 열화를 방지할 수 있다. 그 결과, 초음파 세정장치의 내구성이 향상된다.In addition, the surface of the to-be-cleaned body facing the ultrasonic cleaning vibrator can be prevented from being damaged by heat, and deterioration of other components adjacent to the ultrasonic cleaning vibrator can be prevented. As a result, the durability of the ultrasonic cleaning device is improved.
또한, 몸체 하부에 초음파집중부가 형성되어 있어 낮은 출력의 초음파발진기를 이용하더라도 충분히 강한 초음파출력을 얻을 수 있다. 특히, 초음파 진동소자가 내장되는 몸체의 내부 바닥에 홈을 형성할 경우 초음파의 집중을 더욱 효과적으로 유도할 수 있다.In addition, since the ultrasonic concentrator is formed in the lower part of the body, a sufficiently strong ultrasonic output can be obtained even using a low-power ultrasonic oscillator. In particular, when the groove is formed on the inner bottom of the body in which the ultrasonic vibration device is embedded, the concentration of the ultrasonic waves can be induced more effectively.
또한, 초음파 세정용 진동체의 몸체 하부에 형성된 초음파집중부가 세정액 막에 항상 접촉해 있는 상태에서 초음파가 조사되므로 음압이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 음압의 불 균일한 분포로 인해 발생하던 피세정체의 패턴손상이 방지될 수 있다.In addition, since the ultrasonic wave is irradiated in a state where the ultrasonic concentrator formed in the lower part of the body of the ultrasonic cleaning vibrator is always in contact with the cleaning liquid membrane, the sound pressure may be kept constant. Therefore, the damage of the pattern of the to-be-cleaned object which occurred due to the uneven distribution of sound pressure can be prevented.
또한, 본 발명의 초음파 세정용 진동체는 초음파 진동소자가 일렬로 배열되어 있으면서도 초음파출력이 고르게 분포될 수 있으므로 상기 초음파 세정용 진동체에 의해 구현된 초음파 세정장치는 일렬의 진동체만으로도 초음파 세정이 효과적으로 이루어져 더욱 단순한 구조로 구현할 수 있을 뿐 아니라 매우 경제적으로 운영할 수 있다.In addition, the ultrasonic cleaning vibrating body of the present invention can be evenly distributed even while the ultrasonic vibrating elements are arranged in a row, so the ultrasonic cleaning device implemented by the ultrasonic cleaning vibrating body is ultrasonic cleaning with only one vibrating body. Not only can it be effectively implemented and implemented in a simpler structure, but it can also be operated very economically.
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