KR101412430B1 - 레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 방법 Download PDF

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주식회사 아이엠티
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Abstract

레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장치가 개시된다. 이 건식 세정 장치는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛, 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈 및 레이저 빔을 내부로 인입시키기 위한 빔 인입구와 인입된 레이저 빔을 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구가 형성되고, 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖도록 형성되는, 충격파 반사 구조체를 포함하되, 초점 렌즈의 초점은 돔 형상의 내부 공간 내에 맞추어지고, 초점 렌즈를 경유한 레이저 빔에 의해 돔 형상의 내부 공간 내에서 플라즈마가 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 돔 형상의 내부 공간의 표면에 의해 충격파 반사 구조체의 외부에 놓인 모재 표면으로 반사된다. 그리하여, 본 발명은 돔 형상의 충격파 반사 구조체를 이용하여 모재 표면에 집속시킴으로써 강력한 충격파를 모재 표면에 인가하여 효과적으로 이물(particle)을 제거할 수 있다.

Description

레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 방법{APPARATUS FOR DRY CLEANING USING LASER-INDUCED SHOCK WAVE AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 이를 이용하는 건식 세정 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖는 충격파 반사 구조체를 이용하여 모재 표면에 존재하는 이물의 제거 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있는 건식 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모재 표면에 부착되어 있는 이물을 제거하기 위한 방법으로서 레이저 유기 충격파를 이용하는 것은 많이 알려져 있다. 도 1은 그와 같은 레이저 유기 충격파를 이용한 세정 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 펄스파 레이저 발생장치(10)에서 발진한 펄스파 레이저빔(11)은 적절한 반사미러들(12a, 12b)을 통해 세정이 필요한 모재(15) 쪽으로 전송된다. 전송된 레이저빔은 초점렌즈(14)를 통해 모재(15) 표면 상부 대기상에 초점을 맺히게 된다. 이때 초점에 맺힌 펄스파 레이저빔의 피크파워(peak power, W)가 대기 중에 존재하는 기체 입자(공기의 경우는 질소와 산소)의 이온화 에너지 이상의 에너지로 공급되면 질소와 산소는 순간적으로 이온화되며 플라즈마(18a)를 형성하고, 생성된 플라즈마(18a)의 급격한 팽창으로 충격파(shock wave)(18b)가 발생된다.
이렇게 발생한 충격파는 모재(15) 쪽으로 전파하며 모재(15)와 충돌하게 된다. 이때 모재(15)에 충돌되는 충격파의 강도(shock wave force)가 모재 표면의 붙어 있는 이물(보통, 파티클)(17)의 접촉 강도(adhesion force) 보다 클 경우 이물(17)은 표면에서 이탈 제거되게 된다. 이러한 레이저 유기 충격파를 만들기 위한 레이저빔은 펄스파 형태이어야 하며 피크 파워(peak power)가 106 W(=J/sec) 이상인 것이 효과적이다. 인입된 레이저빔의 대부분의 에너지는 대기중의 기체 입자를 이온화시켜 충격파를 형성하는데 사용되나 일부의 에너지(보통 인입 레이저 에너지의 5~20%)는 레이저빔의 형태로 그대로 전파되는데 이를 포집하기 위해 반대쪽에 레이저빔 흡수체(16)를 놓는다. 보다 자세한 레이저 유기 충격파의 세정 원리에 관하여는 본 발명자의 등록 특허들, KR특허등록번호 제10-0467977호, 제10-0463212호, 제10-0328620호 및 제10-0376398호 등을 참고할 수 있다.
레이저 유기 충격파의 강도는 인입되는 레이저빔의 에너지가 클수록, 그리고 충격파가 발생하는 레이저빔 초점 위치에 가까울수록 커진다. 특히 레이저빔 초점에서 모재 표면까지의 거리(g) 효과는 레이저빔 에너지 효과보다 약 자승의 효과를 가진다. 즉 g를 작게 할수록 매우 강력한 충격파 강도를 효과적으로 얻을 수 있고 모재 표면의 이물 제거 효과는 커지게 된다. 강력한 충격파를 인가하기 위해 모재를 초점 위치로 근접시킬 시 문제점이 발생하는데 이는 충격파의 발생원인 플라즈마(18a)에 의한 모재 손상이다. 강력한 충격파 발생을 위해서는 강력한 플라즈마가 대기중에 형성되어야 하는데 이때 플라즈마는 상당한 열선(thermal radiation)(18c)을 방출한다. 이러한 열선의 강도는 거리에 반비례하는 특성을 보이므로, 플라즈마에 근접할수록 열선에 의한 모재 손상 가능성이 매우 커지게 된다.
결과적으로 이물의 제거력을 높이기 위해서는 강력한 충격파의 강도가 필요한데 이를 위해 모재를 레이저 초점에 근접시킬시 플라즈마 열선(18c)에 의한 모재 손상 가능성이 커져 결국 충격파의 강도를 올리는데 한계가 발생한다는 문제점이 있다. 보통 레이저 초점에서 모재 표면간의 거리(g)는 웨이퍼와 같은 정밀 패턴 표면의 경우 약 5mm 정도가 모재 손상이 없는 최대 근접 거리이다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 모재를 원하는 플라즈마 충격파의 강도 범위 내에 놓아서 세정 작업을 수행하고자 할 경우 초래될 수 있는 플라즈마 열선에 의한 모재의 손상 가능성을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 모재 표면에 부착되어 있는 이물을 보다 효과적으로 안전하게 제거할 수 있는 건식 세정 장치 및 이를 이용하는 건식 세정 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장치는, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛; 상기 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈; 및 상기 레이저 빔을 내부로 인입시키기 위한 빔 인입구와 상기 인입된 레이저 빔을 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구가 형성되고, 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖도록 형성되는, 충격파 반사 구조체를 포함하되, 상기 초점 렌즈의 초점은 상기 돔 형상의 내부 공간 내에 맞추어지고, 상기 초점 렌즈를 경유한 레이저 빔에 의해 상기 돔 형상의 내부 공간 내에서 플라즈마가 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 상기 돔 형상의 내부 공간의 표면에 의해 상기 충격파 반사 구조체의 외부에 놓인 모재 표면으로 반사된다.
일 실시예에 따라, 상기 건식 세정 장치는 상기 빔 방출구로부터 방출되는 레이저 빔의 적어도 일부를 포집하기 위한 레이저 빔 흡수체를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 충격파 반사 구조체의 돔 형상의 내부 공간의 단면은 2 개의 초점(F1, F2)을 갖는 타원이고, 상기 초점 렌즈의 초점은 상기 F1에 맞추어지며, 상기 플라즈마는 상기 F1을 중심으로 하여 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 상기 F2로 집속되며, 상기 모재 표면은 상기 F2에 놓여진다.
일 실시예에 따라, 상기 돔 형상의 내부 공간의 지름은 50mm 이하이다.
일 실시예에 따라, 상기 돔 형상의 내부 공간의 표면은 스테인레스 스틸, 유리 및 석영 중 하나로 이루어진다.
일 실시예에 따라, 상기 돔 형상의 내부 공간의 표면은 금 또는 백금으로 코팅된다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 빔 발생 유닛은, 수십 나노초(nano-second) 이하의 나노초 레이저, 피코초(pico-second) 레이저 및 펨토초(femto-second) 레이저 중 어느 하나를 사용하여 레이저 빔을 발생시킨다.
일 실시예에 따라, 건식 세정 장치는 상기 충격파 반사 구조체를 냉각시키기 위한 냉각수 공급 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 다른 일 양상에 따라, 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장치는, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛; 상기 레이저 빔을 반사시키는 적어도 하나의 반사 미러; 상기 반사 미러로부터 제공되는 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈; 상기 레이저 빔을 내부로 인입시키기 위한 빔 인입구와 상기 인입된 레이저 빔을 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구가 형성되고, 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖도록 형성되는, 충격파 반사 구조체; 상기 빔 방출구로부터 방출되는 레이저 빔의 적어도 일부를 포집하기 위한 레이저 빔 흡수체; 및 상기 충격파 반사 구조체를 냉각시키기 위한 냉각수 공급 유닛을 포함하되, 상기 초점 렌즈의 초점은 상기 돔 형상의 내부 공간 내에 맞추어지고, 상기 초점 렌즈를 경유한 레이저 빔에 의해 상기 돔 형상의 내부 공간 내에서 플라즈마가 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 상기 돔 형상의 내부 공간의 표면에 의해 상기 충격파 반사 구조체의 외부에 놓인 모재 표면으로 반사된다.
본 발명의 일 양상에 따라 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 방법은, 돔 형상의 충격파 반사 구조체의 내부 공간에 레이저 빔을 제공하는 단계; 상기 레이저 빔에 의해 상기 충격파 반사 구조체의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키고, 이로부터 플라즈마 충격파를 유기하는 단계; 및 상기 플라즈마 충격파의 적어도 일부를 상기 충격파 반사 구조체의 내부 공간의 표면에서 반사시켜 상기 충격파 반사 구조체의 외부의 특정 지점에 집속시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 돔 형태의 충격파 반사 구조체를 채용하는 건식 세정 장치 및 이를 이용하는 건식 세정 방법은, 레이저 유기 충격파의 발생 위치로부터 원거리에서도 강력한 충격파 강도를 얻을 수 있어 모재 표면 존재하는 이물의 제거력을 획기적으로 높일 수 있는 효과를 갖는다. 또한 모재가 원거리에 위치하여 플라즈마 열선에 의한 손상 가능성을 획기적으로 줄여 모재 표면의 손상 없이 안전하게 이물을 제거할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1는 일반적인 레이저 유기 충격파 발생 모식도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 레이저 유기 충격파(180b)를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장치(100)는, 레이저 빔 발생 유닛(120), 레이저 빔(110)을 반사시키기 위한 적어도 하나의 반사 미러(130a, 130b), 반사 미러(130a, 130b)에 의해 반사된 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈(140), 및 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖도록 형성되는 충격파 반사 구조체(190)를 포함한다. 또한, 상기 건식 세정 장치(100)는 레이저 빔 흡수체(160)를 포함한다.
먼저, 충격파 반사 구조체(190)는 반사 미러(140)에 의해 반사된 후 초점 렌즈(140)를 경유하는 레이저 빔이 인입되도록 하는 돔 형상의 내부 공간을 갖는다. 따라서, 충격파 반사 구조체(190)는 레이저 빔을 내부로 인입시키기 위한 빔 인입구(192)를 가지며, 또한 인입된 레이저 빔의 일부를 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구(194)를 갖는다. 여기서, 초점 렌즈(140)의 초점은 돔 형상의 충격파 반사 구조체(190)의 내부 공간 내에 존재하며, 돔 형상의 내부 공간의 표면(196)은 내부 공간으로 인입된 레이저 빔에 의해 유기된 플라즈마 충격파(180b)의 적어도 일부를 충격파 반사 구조체(190)의 외부에 놓인 모재 표면(미도시)으로 반사시킨다. 도시되지 않은 건식 세정 작업 대상물, 즉 모재의 표면은 도 2 상에서 F2의 위치에 해당하는 것으로 볼 수 있다. 위에서, 내부 공간의 표면(196)이라 함은, 돔 형상의 내부 공간을 둘러싸는 면을 일컫는다.
위와 같은 구성을 갖는 건식 세정 장치(100)의 세정 원리를 살펴보면, 우선, 레이저 빔 발생 유닛(120), 즉 펄스파 레이저 발생장치에서 발진한 펄스파 레이저 빔(110)은 반사미러들(130a, 130b)을 통해 초점렌즈(140)로 유도된다. 초점렌즈(140)를 통과한 레이저 빔은 렌즈의 제1 초점 위치(F1)에서 대기중 기체(보통 공기중이라면 질소와 산소)의 이온화 현상에 의한 플라즈마(180a)를 발생시킨다. 그런 다음, 발생된 플라즈마(180a)의 순간적 팽창에 의해 플라즈마 충격파(180b)가 만들어지며 전방위로 전파하게 된다. 이때 발생하는 충격파 발생 지점이 돔(dome) 형태를 갖는 충격파 반사 구조체(190)의 내부에 위치하도록 한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 돔의 형상, 즉 내부 공간의 단면을 두 개의 초점(F1, F2)을 갖는 타원형으로 하는 경우, 초점위치(F1)에서 발생 및 전파되는 충격파는 내부 공간의 표면(196), 즉 타원 곡면인 반사면에서 반사하게 되며 타원의 2번째 초점인 F2 위치로 모이게 된다. 즉, 제1 초점 위치(F1)에서 발생한 원형 충격파는 타원형 돔의 내부 표면(196)에서 반사되어 제2 초점 위치(F2) 지점에서 집속하게 된다. 돔의 형상의 내부 공간의 단면은 수직 단면으로서, 돔의 정점을 지나는 모든 단면이 타원형인 것이 바람직하다.
돔 형상의 내부 공간으로 인입된 레이저에 의해 돔 형상 내에서 플라즈마가 생성되도록 구성되므로, 초점 렌즈(140)의 초점은 타원의 제1 초점 위치(F1)에 맞추어지는 것이 바람직하다. 플라즈마는 제1 초점 위치를 중심으로 하여 생성된다. 즉, 플라즈마가 생성되는 위치는 대체로 제1 초점 위치 주변으로 생성된다. 그리고, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 제2 초점 위치(F2)로 집속되며, 모재 표면은 상기 F2에 놓여지게 된다.
실험 결과 F1와 F2의 거리가 10mm인 경우 충격파의 강도는, 돔 형태의 충격파 반사 구조체(190)를 채용하지 않을 시 제2 초점 위치(F2)에서의 충격파 강도에 비해 5배 이상의 충격파 강도 증가가 있음을 확인하였다. 이는 제1 초점 위치(F1)에서 발생한 플라즈마 충격파가 돔의 충격파 반사면(196)에서 반사되어 제2 초점 위치(F2)에 효과적으로 집속되기 때문이고, 그에 따라 강력한 충격파 강도를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 건식 세정 장치를 이용하여 세정 공정을 진행할 경우, 제2 초점 위치(F2)에 모재 표면이 놓이도록 하면, 모재 표면에 존재하는 이물을 매우 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 또한 제1 초점 위치(F1)와 제2 초점 위치(F2)의 위치가 상당히 떨어져 있으므로, 기존 레이저 유기 충격파를 이용한 건식 세정 방법에서의 큰 문제점인 플라즈마 열선에 의한 모재의 손상을 막을 수 있다.
돔의 형상은 상기 설명과 같은 타원형 형상이 바람직하지만, 모재의 형상 및 크기, 또는 용도에 맞게 다양한 곡률을 갖도록 설계할 수도 있다. 특히 제1 초점 위치(F1)와 제2 초점 위치(F2)의 간격을 어느 정도로 할 것이냐에 따라 반사면(196)의 곡률은 달라질 수 있다.
또한 돔의 지름(D)도 변경가능하다. 즉, 돔의 지름(D)을 작게 할수록 제2 초점 위치(F2)에 모이는 충격파의 이동거리가 짧아지므로, 더 강력한 강도를 갖는 충격파를 얻을 수 있다. 보통 D는 50mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 돔의 지름(D)은 충격파 반사 구조체(190)의 내부 공간의 수평 단면에서 직경이 가장 큰 부분의 직경으로 정의된다.
돔의 내부 공간으로 레이저 빔을 인입시키기 위해 만들어진 빔 인입구(192), 즉 레이저 빔 관통홀은, 그 직경(A)이 초점 렌즈(140)에 의해 집속되는 레이저 빔이 충격파 반사 구조체(190)와 부딪쳐서 직접 반응하지 않을 정도의 직경으로 형성되어야 한다. 즉, 빔 인입구(192)의 직경(A)은 초점 렌즈(140)에 의해 집속되어 인입구(192)로 인입되기 직전(인입단)의 레이저 빔의 직경(d)보다 더 커야 한다. 예를 들어, 인입구(192)의 직경(A)은 인입단의 레이저 빔의 직경(d)보다 약 1.2배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 돔 형상의 내부 공간으로 인입되어 플라즈마를 유기시킨 이후 레이저 빔의 적어도 일부를 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구(194)의 직경(B)은 레이저 빔의 인입단의 직경(d)보다 약 1.5배 이상인 것이 바람직하다.
내부 공간의 표면(196), 즉 반사면을 구성하는 재료로서는, 플라즈마 충격파를 효과적으로 반사시킬 수 있는 경도가 높은 강성 재료인 것이 바람직하다. 예를 들어, 가공성과 내식성이 좋은 스테인레스 스틸을 쓸 수도 있고, 내식성과 빛투과도가 좋은 유리 혹은 석영(quartz) 재질로 만들 수도 있다.
내부 공간의 표면(196), 즉 반사면의 표면 거칠기는 작을수록 충격파의 산란 효과 저감에 유리하므로, 폴리싱(polishing) 처리를 하여 최대한 매끈하게 만들어주는 것이 바람직하다. 더 나아가, 반사면의 표면에 금(Au), 백금(Pt)과 같은 귀금속으로 코팅을 수행할 수도 있다.
레이저 빔 방출구(194)를 통해 나온 일부 레이저 빔은 레이저 빔 흡수체(160)에 의해 흡수된다. 바람직하게는 레이저 빔 흡수체(160)의 재질은 아세탈 혹은 세라믹을 쓸 수 있다.
한편, 오랜 시간 동안 레이저 유기 충격파를 돔 내부에서 발생시킬 경우, 플라즈마 열선의 지속적인 누적으로 충격파 반사 구조체(190)가 열적 손상을 받을 수 있다. 따라서, 이와 같은 열적 손상을 방지하기 위해 냉각수 공급 유닛(200)을 외부에 위치시키고 냉각수를 충격파 반사 구조체(190) 내부로 투입시켜 효과적인 발열 및 냉각 기능을 확보함으로써, 충격파 반사 구조체(190)의 손상을 방지하고 수명을 더 늘릴 수 있다. 이는 장시간 사용시 충격파 반사 구조체의 안정성 확보 측면에서 매우 바람직하다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 세정 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각수 공급 유닛(200)과, 냉각수 공급 유닛(200)으로부터 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급관(210)을 더 구비하며, 충격파 반사 구조체(190)의 내부에는 냉각수 공급 공급관(210)이 지나갈 수 있는 경로(198)가 형성됨으로써, 장ㅅ히간 사용으로 인한 열적 손상을 방지할 수 있다.
레이저 유기 충격파를 발생시키기 위한 펄스파 레이저 발생장치(120)로서는, 레이저 펄스길이(pulse length or pulse duration)가 짧은 것을 사용하는 것이 높은 피크파워(peak power, W)를 만들 수 있어 유리하다. 따라서 펄스길이가 짧은 수십 나노초(nano-second) 이하의 나노초 레이저, 혹은 피코초(pico-second) 레이저 혹은 펨토초(femto-second) 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따라 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 방법은, 돔 형상의 충격파 반사 구조체의 내부 공간에 레이저 빔을 제공하는 단계와 상기 레이저 빔에 의해 상기 충격파 반사 구조체의 내부 공간에 플라즈마를 발생시키고, 이로부터 플라즈마 충격파를 유기하는 단계와, 상기 플라즈마 충격파의 적어도 일부를 상기 충격파 반사 구조체의 내부 공간의 표면에서 반사시켜 상기 충격파 반사 구조체의 외부의 특정 지점에 집속시키는 단계를 포함한다. 그리하여, 상기 특정 지점에 모재의 표면이 위치하도록 하여, 표면으로부터 이물을 제거할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이,본 발명에 따라 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장치 및 이 장치를 이용하는 건식 세정 방법에 따르면, 돔 형태의 충격파 반사 구조체를 이용하여 충격파를 집속시킴으로써 충격파 발생 위치로부터 원거리에서도 매우 강력한 충격파 강도를 얻을 수 있으므로, 종래와 같이 모재를 원하는 플라즈마 충격파의 강도 범위 내에 놓아서 작업하고자 할 경우 초래될 수 있는 플라즈마 열선에 의한 모재의 손상 가능성을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 모재 표면에 부착되어 있는 이물을 보다 효과적으로 안전하게 제거할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 건식 세정 장치 및 이 장치를 이용하는 건식 세정 방법은, 반도체 웨이퍼 및 패키지 세정 공정에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 더 나아가, CMOS/CCD 이미지 센서 세정 공정, LCD, OLED, 터치 패널 세정 공정에도 적용될 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예들을 단지 예시한 것이므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
120 : 레이저 발생 유닛 130a, 130b : 반사 미러
140 : 초점 렌즈 160 : 레이저 빔 흡수체
180a : 플라즈마 190 : 충격파 반사 구조체
200 : 냉각수 공급 유닛

Claims (10)

  1. 레이저 유기 충격파를 이용하여 모재 표면의 이물을 제거하는 건식 세정 장 치로서,
    레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생 유닛;
    상기 레이저 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 렌즈;
    상기 레이저 빔을 내부로 인입시키기 위한 빔 인입구와 상기 인입된 레이저 빔을 외부로 방출시키기 위한 빔 방출구가 형성되고, 돔(dome) 형상의 내부 공간을 갖도록 형성되는, 충격파 반사 구조체; 및
    상기 충격파 반사 구조체를 냉각시키기 위한 냉각수 공급 유닛을 포함하며,
    상기 초점 렌즈의 초점은 상기 돔 형상의 내부 공간 내에 맞추어지고, 상기 초점 렌즈를 경유한 레이저 빔에 의해 상기 돔 형상의 내부 공간 내에서 플라즈마 가 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 상기 돔 형상의 내부 공간의 표면에 의해 상기 충격파 반사 구조체의 외부에 놓인모재 표면으로 반사되며, 상기 충격파 반사 구조체의 외부에는 상기 빔 방출구를 통해 상기 충격파 반사 구조체 외부로 방출된 레이저 빔을 흡수하는 레이저 빔 흡수체가 배치되며, 상기 레이저 빔 흡수체는 세라믹 또는 아세탈을 포함하여 이루어지며, 상기 충격파 반사 구조체의 돔 형상의 내부 공간의 단면은 2 개의 초점(F1, F2)을 갖는 타원이고, 상기 초점 렌즈의 초점은 상기 F1에 맞추어지며, 상기 플라즈마는 상기 F1을 중심으로 하여 생성되며, 생성된 플라즈마에 의해 유기되는 플라즈마 충격파의 적어도 일부는 상기 F2로 집속되며, 상기 모재 표면은 상기 F2에 놓여지며, 상기 돔 형상의 내부 공간의 지름은 50mm 이하이며, 상기 레이저 빔 발생 유닛은, 수십 나노초(nano-second) 이하의 나노초 레이저, 피코초(pico-second) 레이저 및 펨토초(femto-second) 레이저 중 어느 하나를 사용하며, 상기 빔 인입구의 직경은 상기 초점 렌즈에 의해 집속되어 상기 빔 인입구로 인입되기 직전 레이저 빔의 직경의 1.2배 이상이고, 상기 빔 방출구의 직경은 상기 빔 인입구로 인입되기 직전 레이저 빔의 직경의 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 건식 세정 장치.
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