KR101002706B1 - Ultrasonic cleaning apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자에서 발생된 초음파의 진행과정에서의 반사를 방지하여 효율적으로 초음파를 전달하며 최종 단부에서 발생하는 음압의 분포를 균일하게 하여 피세정물에 손상을 주지 않으면서 세정 효율을 높일 수 있는 초음파 세정장치에 관한 것이다.The present invention prevents reflection in the progress of the ultrasonic wave generated in the piezoelectric element to efficiently deliver the ultrasonic wave and to uniformly distribute the sound pressure generated at the final end to increase the cleaning efficiency without damaging the object to be cleaned. It relates to an ultrasonic cleaning device.
이를 위한 본 발명의 초음파 세정장치는 피세정물에 세정액을 공급하는 세정액 공급장치와, 초음파 전달체와 상기 초음파 전달체에 구비되는 압전소자로 구성되고 상기 피세정물과 대향하도록 구비되어 초음파를 발생시키는 진동자를 포함하는 초음파 세정 장치에 있어서, 상기 초음파 전달체는; 상기 압전소자와의 결합부로부터 단부 방향으로 직경이 점차 증가한다. Ultrasonic cleaning device of the present invention for this purpose is a cleaning liquid supply device for supplying a cleaning liquid to the object to be cleaned, an ultrasonic transducer and a piezoelectric element provided in the ultrasonic carrier and provided to face the object to be cleaned, the vibrator for generating ultrasonic waves An ultrasonic cleaning device comprising: the ultrasonic carrier; The diameter gradually increases from the coupling portion with the piezoelectric element toward the end portion.
세정장치, 초음파, 직경, 전달체, 니어필드, 파필드 Cleaner, Ultrasonic, Diameter, Carrier, Nearfield, Farfield
Description
본 발명은 초음파 세정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자에서 발생된 초음파의 진행과정에서의 반사를 방지하여 효율적으로 초음파를 전달하며 최종 단부에서 발생하는 음압의 분포를 균일하게 하여 피세정물에 손상을 주지 않으면서 세정 효율을 높일 수 있는 초음파 세정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic cleaning device, and more particularly, to effectively transmit ultrasonic waves by preventing reflection in the progress of ultrasonic waves generated in a piezoelectric element, and to uniformly distribute the sound pressure generated at the final end. The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus capable of increasing the cleaning efficiency without damaging the body.
반도체 제조의 공정 과정에서 가장 기본적인 기술의 하나가 세정 기술이다. One of the most basic techniques in the semiconductor manufacturing process is the cleaning technique.
반도체 제조 과정은 웨이퍼의 표면을 형성하기 위하여 여러 단계의 공정을 거치게 되는데, 각 단계의 공정 과정에서 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조장비에는 각종 오염물이 발생하여 잔존하게 되고, 잔존하는 오염물에 의해 웨이퍼 상에 형성되는 소자 패턴에 결함이 발생하여 결국 소자의 신뢰성을 저하시킨다.The semiconductor manufacturing process goes through several steps to form the surface of the wafer. In the process of each step, various kinds of contaminants are generated and remain on the semiconductor wafer and the semiconductor manufacturing equipment and are formed on the wafer by the remaining contaminants. Defects occur in the device pattern to be used, which in turn lowers the reliability of the device.
따라서, 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조 장비를 각 공정 단계에서 물리적, 화학적 방법으로 세정하여 오염물을 제거해야 한다. Therefore, semiconductor wafers and semiconductor manufacturing equipment must be cleaned at each process step by physical and chemical methods to remove contaminants.
화학적인 세정 방법은 표면의 오염을 수세 및 에칭, 그리고 산화 환원 반응 등에 의해서 제거하는 것으로, 여러 가지 화학 약품이나 가스를 사용하는 것이다. The chemical cleaning method removes surface contamination by washing with water, etching, and a redox reaction, and uses various chemicals and gases.
물리적 세정 방법은, 초음파 에너지에 의해서 부착물을 박리하거나, 브러시 로 불식하거나, 고압수를 사용하여 부착물을 제거하는 것이다.The physical cleaning method is peeling off the deposit by ultrasonic energy, rinsing with a brush, or removing the deposit using high pressure water.
일반적으로 효율적인 세정 방법을 위해서 물리적 방법과 화학적 방법을 병행하는 방법을 적절하게 조합하는 초음파 세정 방법 등이 적용되고 있다. In general, an ultrasonic cleaning method such as a method of properly combining a physical method and a chemical method is applied for an efficient cleaning method.
즉, 초음파 세정이란 피세정물에 부착된 오염물질을 물리적(초음파), 화학적수단(화학세정액)을 이용해서 제거하고, 제거된 오염물질이 다시 부착되지 않도록 하는 것이다. That is, ultrasonic cleaning is to remove contaminants attached to the object to be cleaned using physical (ultrasound) and chemical means (chemical cleaning solution), and to prevent the removed contaminants from reattaching.
초음파에 의한 물리적 현상이란 초음파의 공동현상(Cavitation)에 의해 이루어지는 것을 의미하며, 공동현상이란 초음파의 에너지가 액중에 전달될 때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력(수십 기압에서 수백 기압)과 고온(수 백도에서 수 천도)을 동반한다. 이 공동 현상은 극히 짧은 시간(수 만분의 일초에서 수십만 분의 일초)내에 생성과 소멸을 반복하여 충격파를 발생하고, 이 충격파에 의해서 액속에 담겨있는 피세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 짧은 시간 내에 세정이 이루어진다.Physical phenomena by ultrasonic waves means cavitation of ultrasonic waves. Cavitation is a phenomenon in which micro bubbles are generated and extinguished by ultrasonic pressure when energy of ultrasonic waves is transferred to a liquid. Hundreds of atmospheres at tens of atmospheres) and high temperatures (hundreds of thousands to thousands). This cavitation generates shock waves in a very short time (from tens of thousands to hundreds of thousands of seconds) and generates shock waves within a short time until the inner parts of the object contained in the liquid are not visible by the shock waves. Cleaning is done.
실제의 경우에는 케비테이션에 의한 충격 에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 열작용 등이 세제와 상승작용을 일으켜 높은 세정효과를 이루어낸다.In practice, in addition to the impact energy due to cavitation, the stirring effect due to the radial pressure of the ultrasonic wave itself, the thermal action, and the like synergize with the detergent to achieve a high cleaning effect.
초음파 세정은 주로 액정 디스플레이(LCD) 장치용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 데이터 저장 등을 위한 자기 디스크 같은 피세정물을 세정하거나 헹구는 데 사용된다. Ultrasonic cleaning is primarily used for cleaning or rinsing objects, such as glass substrates for liquid crystal display (LCD) devices, semiconductor wafers, magnetic disks for data storage, and the like.
도 1은 종래의 초음파 세정장치의 구조를 나타낸 것으로 초음파와 세정수(또 는 세정액)를 이용하여 반도체 웨이퍼(105)의 표면을 세정하는 것으로서, 측부의 공급관(102)을 통해 공급된 세정액(103)을 하단이 노즐 구조를 가지는 세정수 분출기(106)를 통해 분무하는 구조이다. FIG. 1 shows the structure of a conventional ultrasonic cleaning apparatus, which cleans the surface of a
작용 설명을 하면, 공급관(102)을 통해 세정액(103)을 유입시키고, 세정액(103)과 함께 진동부(101)에 의한 초음파를 송출한다. In the explanation of the operation, the
이에 따라, 세정수 분출기(106)의 하부에 위치한 피세정물(105)로 초음파가 실린 세정액(103)이 분출되고, 회전축(104)에 의해 피세정물(105)이 회전되면서 그 표면이 세정된다. As a result, the
그런데 이러한 구조의 세정장치는, 하나의 세정수 분출기(106) 내에서 초음파와 세정액(103)이 미리 조합된 상태에서 방출되는 구조가 채택되고 있기 때문에, 그 세정효과에 비해 지나치게 많은 세정액(103)이 소비되는 문제점이 있어왔다.By the way, since the structure which discharge | releases the ultrasonic wave and the washing | cleaning
또한, 세정작업의 진행과정에서 작동 주파수, 세정수의 조건, 소요전력, 냉각 조건 등과 같은 세정조건의 순간적인 변동에 의해 초음파 세기의 변동폭이 크고 노즐 구조로서 고압의 세정수가 분출됨에 따라 반도체 웨이퍼의 표면에 국부 또는 전반적인 손상을 입히게 되는 치명적인 문제점이 있어왔다.In addition, due to the instantaneous fluctuations in the cleaning conditions such as operating frequency, cleaning water condition, power consumption, cooling condition, etc. during the cleaning operation, the variation of the ultrasonic intensity is large and the high pressure cleaning water is ejected as the nozzle structure. There have been fatal problems that result in local or overall damage to the surface.
도 2는 종래의 초음파 세정장치의 또 다른 구조를 나타낸 것으로, 반도체 웨이퍼(114)와 일정한 간극을 갖도록 배치되며 전방으로 돌출 구비되는 진동로드(110)와, 진동로드(110)에 초음파 발진에너지를 제공하도록 진동로드(110)에 결합된 진동부(111)와, 세정수(116)를 방출하는 세정수 방출기(113) 및 반도체 웨이퍼를 회전시키는 회전판(112)과 회전축(115)으로 구성된다.Figure 2 shows another structure of the conventional ultrasonic cleaning apparatus, disposed so as to have a predetermined gap with the
이러한 구조에 따라, 반도체 웨이퍼(114)를 회전시키면서 진동로드(110)가 종파 형태의 초음파를 방출하고, 세정수(116)를 분사하면 반도체 웨이퍼(114)의 일면 전반에 걸쳐 초음파 세정이 이루어진다.According to the structure, while rotating the semiconductor wafer 114, the
그런데 상기 도 2와 같은 종래의 초음파 세정장치의 또 다른 구조에서는, 외팔보 구조의 진동로드(110)가 채택되어 있기 때문에, 진동로드(110)의 축선방향 하부에서만 세정작용이 진행되는바, 구조적으로 진동로드(110)를 따라 초음파의 강약이 발생하여 미세한 패턴의 웨이퍼에서는 고른 세정성능을 기대할 수 없는 문제점이 있다.However, in another structure of the conventional ultrasonic cleaning apparatus as shown in FIG. 2, since the
이러한 문제점을 개선하기 위한 기술이 본 출원인에 의해 기출원된 국내특허출원 제2006-0102511호의 "초음파 세정장치"라는 제목으로 개시된 바 있다.Techniques for improving this problem have been disclosed under the heading of "Ultrasonic Cleaning Device" of Korean Patent Application No. 2006-0102511 filed by the present applicant.
이 기술에 따르면, 직진성을 가지는 니어필드와 확산 중첩되는 파필드를 가지는 초음파 전달체의 일면에 압전소자를 부착시킨 진동자를 구성하여, 피세정물로의 초음파 전달 효율을 높여 피세정물의 손상을 줄이면서 세정효율을 향상시키는 기술이다.According to this technique, by forming a vibrator having a piezoelectric element attached to one surface of the ultrasonic carrier having a near field having a straightness and a far field that is diffusion overlapping, while improving the ultrasonic transfer efficiency to the object to be cleaned while reducing damage to the object to be cleaned It is a technology to improve the cleaning efficiency.
그런데, 이 기술은 압전소자(200)에 결합된 초음파 전달체(210)가 그 결합부에서 길이 방향으로 직선 구조 또는 직경이 점차 감소되는 구조를 갖기 때문에 초음파 전달 효율이 저하된다.However, in this technique, since the
즉, 초음파 전달체의 직경이 점차 감소되는 구조일 경우 압전소자로부터 발생되는 초음파의 폭이 감소하게 된다.That is, the width of the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element is reduced when the diameter of the ultrasonic carrier is gradually reduced.
그리고, 초음파 전달체가 직선 구조일 경우 도 3에 도시된 바와 같이 압전소 자로부터 발생된 초음파가 확산되어 진행될 때 그 일부가 초음파 전달체 내벽에 부딪혀 반사된다. In addition, when the ultrasonic carrier has a linear structure, as shown in FIG. 3, when the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element is diffused and propagated, a part of the ultrasonic carrier hits and reflects the inner wall of the ultrasonic carrier.
이로 인하여, 반사된 초음파에 의하여 최종 전달되는 초음파가 불균일해짐으로써 미세 패턴에 손상을 주거나 세정 효율이 저하되어 미세 패턴의 세정에 적합하지 않은 단점이 있었다.As a result, the ultrasonic waves finally delivered by the reflected ultrasonic waves become non-uniform, thereby damaging the micro patterns or lowering the cleaning efficiency, which is not suitable for cleaning the micro patterns.
상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 피세정물에 세정액을 공급하고 공급된 세정액에 압전소자로부터 발생되는 초음파를 초음파 전달체를 통해 전달하는 세정 장치에 있어서, 초음파 전달체의 직경을 압전소자로부터 멀어지는 단부 방향으로 증가시킴으로써, 압전소자로부터 발생된 초음파가 진행 경로 상에서 반사되지 않도록 하는 초음파 세정장치를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the problems of the background art, in the cleaning device for supplying the cleaning liquid to the object to be cleaned and the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element to the supplied cleaning liquid through the ultrasonic carrier, the diameter of the ultrasonic carrier By increasing in the direction away from the piezoelectric element, to provide an ultrasonic cleaning device so that the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element is not reflected on the traveling path.
또한, 본 발명의 목적은 초음파 전달체의 길이를 니어필드와 파필드 구간 중 음압분포가 균일하게 나타나는 구간의 거리로 설계함으로써 초음파 전달체 단부에서 발생하는 음악 분포를 균일하게 할 수 있도록 하는 초음파 세정장치를 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to design the length of the ultrasonic carrier in the distance between the near field and the far field between the sections where the sound pressure distribution is uniform, so that the ultrasonic cleaning device to make the music distribution at the end of the ultrasonic carrier uniform. In providing.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 초음파 세정장치는 피세정물에 세정액을 공급하는 세정액 공급장치와, 초음파 전달체와 상기 초음파 전달체에 구비되는 압전소자로 구성되고 상기 피세정물과 대향하도록 구비되어 초음파를 발생시키는 진동자를 포함하는 초음파 세정 장치에 있어서, 상기 초음파 전달체는; 상기 압전소자와의 결합부로부터 단부 방향으로 직경이 점차 증가하는 것을 특징으로 한다. Ultrasonic cleaning apparatus of the present invention for solving the above problems consists of a cleaning liquid supply device for supplying a cleaning liquid to the object to be cleaned, and an ultrasonic carrier and a piezoelectric element provided in the ultrasonic carrier and provided to face the object to be cleaned An ultrasonic cleaning device comprising a vibrator for generating a vibration, the ultrasonic delivery body; It is characterized in that the diameter gradually increases in the end direction from the coupling portion with the piezoelectric element.
상기 초음파 전달체는 원뿔형, 다단형, 또는 외벽면이 곡선형의 형상으로 이루어질 수 있다. The ultrasonic carrier may have a conical shape, a multi-stage shape, or an outer wall surface in a curved shape.
또한, 상기 초음파 전달체의 길이(L)는 0.1N~0.8N 또는 2N~100N으로 이루어짐이 바람직하다.(N=D2-λ2/4λ로서, D는 압전소자의 폭을, λ는 초음파의 파장을, N은 초음파의 니어필드가 끝나고 파필드가 시작되는 구간의 거리를 의미한다.)In addition, the length L of the ultrasonic carrier is preferably 0.1N to 0.8N or 2N to 100N. (N = D 2 −λ 2 / 4λ, where D is the width of the piezoelectric element and λ is the ultrasonic Wavelength, where N is the distance between the end of the nearfield of the ultrasound and the start of the farfield.)
또한, 상기 초음파 전달체 단부의 폭 W=2·(tanθ·L)임이 바람직하다.(L은 초음파 전달체의 길이, D는 압전소자의 폭을, λ는 초음파의 파장을, θ는 니어필드 음장 밖의 음의 확산각도를 의미한다.)In addition, it is preferable that the width W = 2 · (tanθ · L) of the end of the ultrasonic carrier. (L is the length of the ultrasonic carrier, D is the width of the piezoelectric element, λ is the wavelength of the ultrasonic wave, and θ is outside the nearfield sound field. Negative diffusion angle.)
본 발명은 초음파 전달체의 직경을 압전소자로부터 멀어지는 단부 방향으로 증가시켜 압전소자로부터 발생된 초음파가 진행 경로 상에서 반사되지 않도록 함으로써 효율적으로 초음파를 전달하고 음압을 균일하게 하여 피세정물의 손상을 방지하고할 뿐만 아니라 세정 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. The present invention is to increase the diameter of the ultrasonic carrier in the direction away from the piezoelectric element so that the ultrasonic wave generated from the piezoelectric element is not reflected on the traveling path to efficiently deliver the ultrasonic wave and uniform sound pressure to prevent damage to the object to be cleaned. In addition, there is an advantage to increase the cleaning efficiency.
또한, 본 발명은 초음파 전달체의 길이를 음압분포가 균일하게 나타나는 구간의 거리로 설계함으로써 초음파 전달체 단부에서 발생하는 음악 분포를 균일하게 하여 미세 패턴에 대한 세정 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that by designing the length of the ultrasonic carrier to the distance of the interval in which the sound pressure distribution is uniformly uniformized music distribution generated at the end of the ultrasonic carrier to increase the cleaning efficiency for the fine pattern.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 세정장치를 도시한 구성도이다.Figure 4 is a block diagram showing an ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 세정장치는 세정액 공급장치(2)와, 진동자(4)를 포함하여 구성된다. 4, the washing | cleaning apparatus of this invention is comprised including the washing | cleaning
여기서, 세정액 공급장치(2)는 피세정물(1)과 일정 간극을 유지하도록 피세정물(1)의 상측에 구비되어, 피세정물(1)에 세정액(3)을 공급한다. Here, the cleaning
그리고, 진동자(4)는 피세정물(1)과 대향하도록 구비되어 초음파를 발생하며, 발생된 초음파는 세정액을 통하여 피세정물(1)에 전달된다.The
이때, 진동자(4)는 초음파 전달체(4a)와 초음파 전달체(4a)에 구비된 압전소자(4b)로 구성된다.At this time, the
여기서, 압전소자(4b)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 진동을 하는 것으로서, 압전소자(4b)를 포함하는 진동자(4)는 하우징(5)에 일체로 장착되며, 하우징(5)의 내부에는 압전소자(4b)에 전원을 인가하는 전원선(6)이 구비된다. Here, the
본 발명의 특징적인 양상에 따라, 초음파 전달체(4a)는 압전소자(4b)와의 결합부로부터 단부 방향으로 직경이 점차 증가함이 바람직하다.According to a characteristic aspect of the present invention, it is preferable that the
즉, 종래의 초음파 전달체(4a)는 그 단부 방향으로 직경이 감소하거나 직경이 일정하여 압전소자로부터 발생되는 초음파의 음압분포가 불균일하게 발생하였으나, 본 발명은 초음파 전달체(4a)를 단부 방향으로 직경을 증가시킴으로써 확산되어 진행하는 초음파가 초음파 전달체 중간의 내벽에서 반사되지 않도록 함으로써 음압분포의 균일성을 높일 수 있게 된다. That is, in the conventional
본 발명의 일실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 초음파 전달체의 직경이 단부 방향으로 갈수록 점차적으로 증가하는 원뿔형으로 도시하였으나, 도 6에 도시된 바와 같이 다단형 구조로 형성하거나 도 7에 도시된 바와 같이 외벽면이 곡선형을 갖도록 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the diameter of the ultrasonic carrier is shown as a conical shape that gradually increases toward the end direction, but as shown in FIG. As described above, the outer wall surface may be formed to have a curved shape.
이러한 본 발명의 초음파 세정장치의 초음파 전달체가 세정 효율을 높이기 위해 최적화되는 형상을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Referring to the shape of the ultrasonic carrier of the ultrasonic cleaning device of the present invention is optimized to increase the cleaning efficiency in detail as follows.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 진동자의 기본 원리를 나타낸 도면으로서, 압전소자(4b)에 접합된 초음파 전달체(4a)에는 압전소자(4b)에서 발생된 초음파가 니어필드(Near Field)와 파필드(Far Field) 형태로 진행한다.8 and 9 illustrate the basic principle of the vibrator according to the present invention, in which the
여기서, 니어필드(Near Field)는 압전소자(4b)와 근거리음장인 1N 이하에서 발생하는 것으로서 도면에 도시된 바와 같이 직진성을 가진다.Here, the near field is generated in the
그리고, 파필드(Far Field)는 압전소자(4b)와 원거리음장인 1N 이상에서 발생하는 것으로서 직진성의 니어필드가 끝나고 초음파가 소정의 각도로 확산되어 진행하는 구간을 의미한다.The far field is generated in the
이러한 니어필드(Near Field)와 파필드(Far Field)의 음압분포를 비교하면 아래의 표 1과 같다.Comparing the sound pressure distribution of the near field and the far field is shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
(Far field)Farfield
(Far field)
표 1을 참조하면, 초음파 전달체의 길이가 니어필드(Near Field) 영역중 압전소자로부터 소정거리인 0.8N 이상이 되는 거리와 파필드(Far Field) 영역중 압전소자로부터 소정 거리 이하인 2N 이하의 거리에서는 평균음압에 대한 최고 음압 비율이 500% 이상, 평균 음압에 대한 표준편차의 비율이 70% 이상으로서 음압분포가 불균일하게 나타난다. Referring to Table 1, the length of the ultrasonic carrier is equal to or more than 0.8N, which is a predetermined distance from the piezoelectric element in the near field, and 2N or less, which is less than or equal to the predetermined distance from the piezoelectric element in the far field. In the case of, the sound pressure distribution is uneven because the ratio of the maximum sound pressure to the average sound pressure is 500% or more and the ratio of the standard deviation to the average sound pressure is 70% or more.
또한, 초음파 전달체의 길이가 0.8N 이하, 2N 이상에서는 평균음압에 대한 최고 음압 비율이500% 이하, 평균 음압에 대한 표준편차의 비율이 70% 이하로서, 음압분포가 균일하게 나타난다.In addition, when the length of the ultrasonic carrier is 0.8N or less and 2N or more, the ratio of the maximum sound pressure to the average sound pressure is 500% or less and the ratio of the standard deviation to the average sound pressure is 70% or less, so that the sound pressure distribution is uniform.
도 10 및 도 11은 초진동자에서 발생하는 음압분포를 도시한 도면이다.10 and 11 are diagrams illustrating sound pressure distributions generated in an ultra-vibrator.
도 10을 참조하면, 평균음압에 대한 최고음압이 319.3%, 평균 음압에 대한 표준 편차가 59.1%로서 음압분포가 균일하게 나타남을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the sound pressure distribution is uniform, with a maximum sound pressure of 319.3% and a standard deviation of 59.1% of the average sound pressure.
그리고, 도 11을 참조하면, 평균음압에 대한 최고음압이 969%, 평균 음압에 대한 표준 편차가 91.3%로서 음압분포가 불균일하게 나타남을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 11, it can be seen that the sound pressure distribution is non-uniform as the maximum sound pressure for the average sound pressure is 969% and the standard deviation for the average sound pressure is 91.3%.
이렇게 음압분포가 불균일할 경우 미세 패턴에 대한 효율적인 세정이 어렵게 되므로, 초음파 전달체(4a)의 길이(L)는 0.1N~0.8N 의 니어필드가 형성되는 구간의 길이가 되거나, 2N~100N의 파필드가 형성되는 구간의 길이가 됨이 바람직하다. 여기서, N은 압전소자로부터 생성된 초음파의 니어필드가 끝나고 파필드가 시작되는 구간의 거리로서, N=D2-λ2/4λ이 되며, D는 압전소자의 폭을, λ는 초음파의 파장을 의미한다. If the sound pressure distribution is uneven in this way, it is difficult to efficiently clean the fine pattern. Therefore, the length L of the
아울러, 초음파 전달체(4a) 단부의 폭 W=2·(tanθ·L)이 됨이 바람직하다. 여기서, θ=1.2λ/D이고, D는 압전소자의 폭을, θ는 니어필드 음장 밖의 음의 확산각도를 의미한다. In addition, it is preferable that the width W = 2 · (tanθ · L) of the end portion of the
상술한 바와 같이 본 발명은 초음파 전달체의 직경을 압전소자로부터 멀어지는 단부 방향으로 증가시켜서 확산되어 진행하는 초음파가 반사되는 것을 방지함으로써 균일한 음압분포를 얻을 수 있다.As described above, the present invention can obtain a uniform sound pressure distribution by increasing the diameter of the ultrasonic carrier in an end direction away from the piezoelectric element to prevent the ultrasonic waves from diffusing and reflecting.
또한, 초음파 전달체의 길이를 음압분포가 균일하게 나타나는 조건으로 최적화함으로써 미세 페턴의 손상을 방지 및 세정 효율을 극대화할 수 있다.In addition, by optimizing the length of the ultrasonic carrier to a condition in which the negative pressure distribution is uniform, it is possible to prevent damage to the fine pattern and maximize cleaning efficiency.
도 1은 종래의 초음파 세정장치의 구조를 나타낸 도면.1 is a view showing the structure of a conventional ultrasonic cleaning device.
도 2는 종래의 초음파 세정장치의 또 다른 구조를 나타낸 도면.2 is a view showing another structure of a conventional ultrasonic cleaning device.
도 3은 종래 기술에 따른 초음파 세정장치의 초음파 진동자 단면 구조도.Figure 3 is a cross-sectional view of the ultrasonic vibrator of the ultrasonic cleaning apparatus according to the prior art.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 세정장치 구성도.Figure 4 is a block diagram of the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 초음파 세정장치에 있어서 다양한 초음파 전달체의 형상을 나타낸 단면 구조도.5 to 7 is a cross-sectional view showing the shape of the various ultrasonic carriers in the ultrasonic cleaning apparatus according to the present invention.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 진동자의 기본 원리를 나타낸 도면.8 and 9 show the basic principle of the vibrator according to the present invention.
도 10 및 도 11은 진동자 에서 발생하는 음압을 측정한 음압분포도10 and 11 is a sound pressure distribution chart measuring the sound pressure generated in the vibrator
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 피세정물1: object to be cleaned
2 : 세정액 공급장치2: cleaning liquid supply device
3 : 세정액3: cleaning liquid
4 : 진동자4: vibrator
4a : 초음파 전달체, 4b : 압전소자 4a: ultrasonic wave carrier, 4b: piezoelectric element
5 : 하우징5: housing
6 : 전원선6: power line
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