KR20100128130A - 레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법 - Google Patents

레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 레이저 빔의 에너지를 높이지 않고, 레이저 빔이 집속되는 위치의 환경을 공기에서 액상으로 변화시켜, 보다 높은 강도의 충격파를 생성하여, 세정 대상물 표면의 미세 입자를 세정하므로 제거 효율을 높이는 레이저 충격파 세정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치는, 세정 대상물로부터 설정 거리만큼 이격되고, 펄스 레이저 빔의 집속 초점 위치에 액체를 공급하는 노즐, 상기 액체를 향하도록 상기 세정 대상물과 평행한 방향으로 상기 펄스 레이저 빔을 조사하는 레이저 건, 및 상기 레이저 건과 상기 액체 사이에 설치되어, 상기 레이저 건에서 조사되는 상기 펄스 레이저 빔을 집속하여 상기 액체에 초점을 일치시키는 광학계를 포함한다.
레이저, 충격파, 세정, 절연파괴, 액적, 액체 제트

Description

레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법 {Cleaning Apparatus Based On Pulse Laser-induced Breakdown Of Droplet Or Liquid Jet And Method}
본 발명은 레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 빔으로 액적/액체 제트를 절연 파괴하여 발생되는 충격파로 세정 대상물을 세정하는 레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체산업이나 정보저장산업에서 기존의 습식세정방식의 단점을 극복하기 위하여, 환경 친화적이면서 수십 나노 크기의 오염물질을 제거할 수 있는 세정방식이 개발되고 있다.
예를 들면, 대표적으로 메가소닉 세정(megasonic cleaning), 극저온 세정(cryogenic cleaning), 및 레이저 세정(laser cleaning) 등이 있다. 레이저 세정은 건식 레이저 세정(dry laser cleaning), 습식 레이저 세정(wet laser cleaning) 및 레이저 충격파 세정(laser shock cleaning)을 포함한다.
레이저 충격파 세정은 레이저 펄스 에너지를 세정 대상물에 직접 조사하지 않고, 대기 중에 펄스 레이저 빔 에너지를 집속시켜 공기나 불활성 기체를 절연파괴(breakdown)하여, 이때 유도되는 높은 압력의 충격파(shock wave)를 이용하여 세 정 대상물을 세정한다.
레이저 충격파 세정시, 세정 대상물과 평행한 렌즈를 이용하여 나노초 단위의 펄스 레이저 빔 에너지를 집속시키면, 펄스 레이저 빔은 렌즈 초점에서 매우 높은 레이저 조사도를 갖는다.
이때 초점 부근에서 기체의 절연파괴가 일어나고, 이로 인하여 생성되는 플라즈마는 포화 이상의 에너지를 흡수하면서 팽창한다. 순간적으로 팽창하는 플라즈마는 전(全) 방향으로 진행하는 강력한 충격파를 발생한다. 이와 같이 레이저 충격파 세정은 레이저에 의해 유도되는 높은 압력의 충격파를 이용하여 세정 대상물의 표면에 부착되어 있는 미세 입자를 제거한다.
레이저 충격파 세정은 세정 대상물과 레이저 초점 사이의 거리를 쉽게 제어하므로 레이저 빔에 의한 세정 대상물의 열손상을 방지할 수 있고, 넓은 세정 면적을 형성하므로 빠른 속도로 미세 입자를 제거할 수 있다.
공지된 레이저 충격파 세정은 공기 또는 특정 가스(gas) 중에 레이저 빔을 집속하여 충격파를 생성하며, 이때 생성된 충격파를 세정물의 표면에 충돌시켜 오염된 미세 입자를 제거한다.
높은 세정 효율을 얻기 위하여, 레이저 충격파 세정은 높은 에너지를 가지는 레이저 빔을 집속하고, 충격파의 속도 및 압력을 증가시켜야 한다. 그러나 현실을 감안할 때, 무한정으로 높은 에너지를 가지는 레이저 빔을 사용할 수 없고, 현재, 펄스 당 약 1J의 에너지를 가지는 레이저 빔이 사용되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 레이저 빔의 에너지를 높이지 않고, 레이저 빔이 집속되는 위치의 환경을 공기에서 액상으로 변화시켜, 보다 높은 강도의 충격파를 생성하여, 세정 대상물 표면의 미세 입자를 세정하므로 제거 효율을 높이는 레이저 충격파 세정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치는, 세정 대상물로부터 설정 거리만큼 이격되고, 펄스 레이저 빔의 집속 초점 위치에 액체를 공급하는 노즐, 상기 액체를 향하도록 상기 세정 대상물과 평행한 방향으로 상기 펄스 레이저 빔을 조사하는 레이저 건, 및 상기 레이저 건과 상기 액체 사이에 설치되어, 상기 레이저 건에서 조사되는 상기 펄스 레이저 빔을 집속하여 상기 액체에 초점을 일치시키는 광학계를 포함한다.
상기 액체는 액적 또는 액체 제트를 형성할 수 있다.
상기 노즐은, 상기 액적 또는 상기 액체 제트의 공급 방향을 상기 세정 대상물과 평행하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 초점을 사이에 두고 상기 세정 대상물의 반대측에 설치되어, 상기 세정 대상물 반대 방향으로 진행하는 상기 충격파를 압축하여, 상기 세정 대상물 측으로 반사시키도록 판상으로 형성되는 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 액적 또는 상기 액체 제트에서 상기 세정 대상물에 이르는 제1 거리는, 상기 액적 또는 상기 액체 제트에서 상기 반사판에 이르는 제2 거리 보다 더 클 수 있다.
상기 노즐은, 상기 액적 또는 상기 액체 제트의 공급 방향을 상기 세정 대상물의 연장선과 교차하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치는, 상기 펄스 레이저 빔의 초점을 사이에 두고 상기 세정 대상물의 반대측에 설치되어, 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 통과시키는 유입구와 유출구를 형성하고, 내부에서 구형으로 진행하는 상기 충격파를 압축하여, 상기 세정 대상물을 향하는 개구를 통하여 상기 세정 대상물 측으로 상기 충격파를 반사시키는 튜브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법은, 세정 대상물로부터 설정 거리만큼 이격되고, 펄스 레이저 빔의 집속 초점 위치에 노즐을 통하여 액적 또는 액체 제트를 공급하는 액체 공급 단계, 레이저 건에서 조사되어 적어도 하나의 광학계를 통과한 펄스 레이저 빔을 집속하여, 상기 액적 또는 상기 액체 제트에 초점을 일치시켜, 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 절연파괴 하여 충격파를 생성하는 충격파 생성 단계, 및 상기 충격파를 상기 세정 대상물에 진행시켜, 미세 물질을 제거하는 세정 단계를 포함한다.
상기 충격파 생성 단계는, 상기 충격파들 중 상기 세정 대상물 반대쪽으로 진행하는 충격파를 반사판으로 압축하여 상기 세정 대상물 측으로 반사시키는 반사 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 액체 공급 단계는 반밀폐 공간을 형성하는 튜브의 유입구에서 유출구로 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 공급하고, 상기 충격파 생성 단계는 상기 튜브 내에서 상기 충격파를 생성할 수 있다.
상기 충격파 생성 단계는, 상기 튜브 내에서 구형으로 진행하는 상기 충격파들을 압축하여, 상기 튜브의 개구를 통하여 상기 세정 대상물 측으로 반사시키는 반사 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 세정 대상물과 설정된 거리를 유지하는 위치에 액체를 공급하고, 액체에 펄스 레이저 빔의 초점을 일치시켜, 높은 강도를 가지는 액체 분위기의 충격파를 생성하여 세정 대상물에 부착된 미세 입자의 오염물질을 제거하므로 펄스 레이저 빔의 에너지를 높이지 않고 제거 효율을 높이는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이며, 도2는 도1의 부분 상세 사시도이다. 도1 및 도2를 참조하면, 제1 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(10)는 액체를 공급하는 노즐(2), 펄스 레이저 빔을 조사하는 레이저 건(4), 및 펄스 레이저 빔(LB)을 집속하여 초점(P)을 형성하는 광학계(6)를 포함한다.
노즐(2)은 세정 대상물(T)로부터 설정 거리(L)만큼 이격된 위치, 즉 펄스 레이저 빔(LB)이 집속되는 초점(P) 위치에 액체를 공급한다. 예를 들면, 노즐(2)은 액체 공급 장치(미도시)에 의하여 압송되는 액체를 액적(DL) 상태로 공급하도록 형성된다.
레이저 건(4)은 발진하여 펄스 레이저 빔(LB)을 세정 대상물(T)로부터 거리(L)만큼 이격된 위치에서 세정 대상물(T)과 평행한 상태로 조사할 수 있도록 형성 및 배치된다(도2 참조). 광학계(6)는 레이저 건(4)과 세정 대상물(T)의 일측 초점(P) 사이에 설치되어, 레이저 건(4)에서 조사되는 펄스 레이저 빔(LB)을 집속하여 세정 대상물(T)의 일측으로 진행하는 액적(DL)에 초점(P)을 일치시킬 수 있도록 하나 이상으로 형성된다.
노즐(2)에서 액적(DL)의 공급 방향이 세정 대상물(T)과 평행한 상태를 형성하고, 레이저 건(4)에서 조사되는 펄스 레이저 빔(LB)이 세정 대상물(T)과 평행한 상태를 유지한다. 따라서 펄스 레이저 빔(B)은 세정 대상물(T)을 손상시키지 않고, 액적(DL)에 초점(P)을 일치시킬 수 있다. 도1 및 도2에서 세정 대상물(T)이 판상으로 형성되어 수직 상태로 설치되고, 액적(DL)의 공급 방향이 도면에서 상하 방향, 즉 수직 상태로 형성되며, 펄스 레이저 빔(LB)의 진행 방향이 좌우로 형성된다.
제1 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(10)는 펄스 레이저 빔(LB)이 집속되 는 곳에 액적(DL)을 공급하고, 액적(DL)에 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 일치시켜 레이저 유기 절연파괴(laser-induced breakdown)가 일어나는 한계를 크게 낮추어 충격파(SW)를 생성한다. 즉 액적(DL)에 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 일치시키므로 플라즈마가 발생되며 또한 대기 상태에서보다 강한 충격파가 생성된다.
액적(DL)에서 레이저 유기 절연파괴로 생성된 충격파(SW)는 동일한 에너지를 가지는 펄스 레이저 빔(LB)을 공기 중에 조사하여 생성되는 충격파보다 휠씬 강한 힘을 가진다.
이하 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하며, 제1 실시예 및 먼저 설명된 실시예들과 비교하여, 서로 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이며, 도4는 도3의 부분 상세 사시도이다. 제1 실시예는 노즐(2)에서 공급되는 액체로 액적(DL)을 형성하는데 비하여, 제2 실시예는 노즐(2)에서 공급되는 액체로 액체 제트(LJ)를 형성한다.
제2 실시예에서, 노즐(2)은 세정 대상물(T)로부터 설정 거리(L)만큼 이격된 위치, 즉 펄스 레이저 빔(LB)이 집속되는 초점(P)에 액체 제트(LJ)를 공급할 수 있도록 형성된다.
제1 실시예에서와 같이, 노즐(2)에서 액체 제트(LJ)의 공급 방향이 세정 대상물(T)과 평행하게 형성되고, 세정 대상물(T)과 평행한 상태로 진행되는 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)이 액체 제트(LJ)에 일치되게 한다. 도3 및 도4에서 세정 대 상물(T)이 판상으로 형성되어 수직 상태로 설치되고, 액체 제트(LJ)의 공급 방향이 도면에서 상하 방향, 즉 수직으로 상태로 형성되며, 펄스 레이저 빔(LB)의 진행 방향이 좌우로 형성된다.
제2 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(20)는 펄스 레이저 빔(LB)이 집속되는 곳에 액체 제트(LJ)를 공급하고, 액체 제트(LJ)에 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 일치시켜, 레이저 유기 절연파괴(laser-induced breakdown)에 의한 충격파(SW)를 생성한다.
제1 실시예의 액적(DL) 및 제2 실시예의 액체 제트(LJ)에 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 일치시킬 때, 대기 상태에서 보다 강한 충격파(SW)를 얻을 수 있다.
도5는 레이저 충격파의 속도 변화를 나타내는 그래프이다. 도5를 참조하면, 일반적인 충격파 세정이 진행되는 대기 상태에서 발생한 충격파(W)와, 본 발명에서와 같이 액체 제트(LJ)를 이용하여 발생한 충격파(SW)는 모두 수천 m/s 의 속도를 가지며, 유기 절연파괴가 발생하는 지점, 즉 초점(P)에서 전파되어 거리가 멀어짐에 따라 점차 감소한다.
그러나 충격파(SW, W)가 전파되는 속도의 절대값을 비교하면, 액체 제트(LJ)를 이용하여 만들어진 충격파(SW)의 절대값은 대기 상태에서 만들어진 충격파(W)의 절대값보다 훨씬 더 높다. 따라서 충격파(SW, W)가 세정 대상물(T)에 충돌할 때, 액체 제트(LJ)를 이용하여 만들어진 충격파(SW)가 대기 상태에서 만들어진 충격파(W)에 비하여, 더 높은 세정 효율을 구현하게 된다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다. 도6을 참조하면, 제3 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(30)는 제2 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(20)에 비하여, 광학계(6)에 의하여 형성되는 펄스 레이저 빔의 초점(P)을 사이에 두고 세정 대상물(T)의 반대측에 설치되는 반사판(8)을 더 구비한다.
제3 실시예에서 레이저 건(4) 및 광학계(6)는 제1, 제2 실시예에서와 같이, 세정 대상물(T)과 평행한 상태로 펄스 레이저 빔((LB)을 조사하므로 도시 생략한다. 단지, 제3 실시예는 반사판(8)을 더 구비하므로 펄스 레이저 빔(LB)이 반사판(8) 및 세정 대상물(T) 사이로 조사된다.
반사판(8)은 판상으로 형성되고 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 사이에 두고 세정 대상물(T)의 반대측에 설치되어, 세정 대상물(T) 반대측으로 진행하는 플라즈마 및 충격파(SW)를 압축하여, 세정 대상물(T) 측으로 반사시킨다.
그리고 액체 제트(LJ)(액적(DL)을 공급하는 경우, 액적(DL))에서 세정 대상물(T)에 이르는 제1 거리(L1)는 액체 제트(LJ)(액적(DL) 포함)에서 반사판(8)에 이르는 제2 거리(L2=L) 보다 더 크다.
따라서 반사판(8)은 세정 대상물(T)의 반대측으로 진행하는 플라즈마 및 충격파(SW)를 더 압축하여, 세정 대상물(T) 측으로 더 효과적으로 반사시켜 세정 대상물(T)의 표면에 충돌하는 충격파(SW)를 더욱 강하게 한다. 반사판(8)을 가지는 제3 실시예는 제1, 제2 실시예에 비하여 세정 대상물(T)을 오염시키는 미세 입자를 더 효과적으로 세정할 수 있다.
도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다. 도7을 참조하면, 제4 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(40)는 제2 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(20)에 비하여, 펄스 레이저 빔의 초점을 사이에 두고 세정 대상물(T) 반대측에 설치되는 튜브(50)를 더 구비한다. 제4 실시예에서 레이저 건(4) 및 광학계(6)는 세정 대상물(T)과 만나지 않으면서 튜브(50) 안으로 펄스 레이저 빔(LB)을 조사한다.
튜브(50)는 일측이 폐쇄되고 다른 일측에 개구(51)를 형성하며, 또한 액체 제트(LJ)(액적(DL)도 포함됨)를 통과시키도록 액체 제트(LJ)의 공급 방향의 양측에 유입구(52)와 유출구(53)를 구비하여, 펄스 레이저 빔(LB)의 초점(P)을 사이에 두고 세정 대상물(T)의 반대측에 설치된다.
노즐(2)에서 공급되는 액체 제트(LJ)는 튜브(50)의 유입구(52)로 공급되고, 내부에서 펄스 레이저 빔(LB)의 집속 초점(P)에 일치되어 충격파(SW)를 발생시킨다. 충격파(SW)는 구형으로 진행하는데, 튜브(50)는 이 충격파를 압축하여, 개구(51)를 통하여 세정 대상물(T)로 반사시킨다.
이 경우, 세정 대상물(T)의 연장선은 액체 제트(LJ)의 공급 방향과 교차할 수 있다. 즉 튜브(50)를 사용하여 충격파(SW)를 반사시키는 경우, 세정 대상물(T)은 액체 제트(LJ)의 공급 방향과 평행하지 않을 수도 있다.
제1 내지 제4 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(10, 20, 30, 40)를 사용하여 세정 대상물(T)을 세정하는 방법에 대하여 설명한다. 먼저, 제1, 제2 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(10, 20)를 사용하는 레이저 충격파 세정 방법을 예로 들어 설명한다.
도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다. 도8을 참조하면, 제1 실시예의 레이저 충격파 세정 방법은 액체 공급 단계(ST1), 충격파 생성 단계(ST2) 및 세정 단계(ST3)를 포함한다.
액체 공급 단계(ST1)는 노즐(2)을 통하여 액적(DL) 또는 액체 제트(LJ)를 세정 대상물(T)로부터 설정 거리(L)만큼 이격된 위치, 즉 펄스 레이저 빔(LB)이 집속되는 초점(P)에 공급한다.
충격파 생성 단계(ST2)는 레이저 건(4)으로 펄스 레이저 빔(LB)을 조사하고, 적어도 하나 이상의 광학계(6)를 통하여 펄스 레이저 빔(LB)을 집속하여, 액적(DL) 또는 액체 제트(LJ)에 초점(P)을 일치시킨다. 따라서 액적(DL) 또는 액체 제트(LJ)는 절연파괴 되면서 플라즈마 및 충격파(SW)를 생성한다.
세정 단계(ST3)는 충격파 생성 단계에서 생성된 충격파(SW)를 세정 대상물(T)에 진행시켜 표면에 부착된 오염물질인 미세 입자를 제거한다.
제3 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(30)를 사용하는 레이저 충격파 세정 방법을 예로 들어 설명한다. 도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다. 도9를 참조하면, 제2 실시예의 레이저 충격파 세정 방법은 제1 실시예의 레이저 충격파 세정 방법과 비교할 때, 충격파 생성 단계(ST20)에 반사 단계(ST21)를 더 포함한다.
반사 단계(ST21)는 충격파들(SW) 중 세정 대상물(T) 반대쪽으로 진행하는 충격파(SW)를 반사판(8)으로 압축하여 세정 대상물(T) 측으로 반사시켜, 발생된 충격 파(SW)의 대부분이 세정 대상물(T)의 세정에 사용되게 한다.
제4 실시예의 레이저 충격파 세정 장치(40)를 사용하는 레이저 충격파 세정 방법을 예로 들어 설명한다. 도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다. 도10을 참조하면, 제3 실시예의 레이저 충격파 세정 방법은 제1 실시예의 레이저 충격파 세정 방법과 비교하여 설명될 수 있다.
제3 실시예의 레이저 충격파 세정 방법에서, 액체 공급 단계(ST10)는 일측에 개구(51)를 가지고 반밀폐 공간을 형성하는 튜브(50)의 유입구(52)에서 유출구(53)로 액적(DL) 또는 액체 제트(LJ)를 공급한다.
충격파 생성 단계(ST22)는 튜브(50) 내에서 펄스 레이저 빔(LB)의 초점을 액적(DL) 또는 액체 제트(LJ)에 일치시켜 충격파(SW)를 생성한다. 또한 충격파 생성 단계(ST22)는 반사 단계(ST23)를 더 포함한다. 반사 단계(ST23)는 튜브(50) 내에서 구형으로 진행하는 충격파들(SW)을 압축하여, 개구(51)를 통하여 세정 대상물(T) 측으로 반사시킨다.
튜브(50)의 개구(51) 방향에 따라 세정 대상물(T)을 다양한 상태로 설치할 수 있으므로 세정 대상물(T)의 설치 자유도가 높아질 수 있다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치 및 방법에 따른 세정 결과를 나타내는 사진이다. 도11을 참조하면, 미세 입자는 500nm의 크기를 가지는 폴리스티렌 입자(PS, polystyrene)이다. 세정 대상물(T)은 실리콘 웨이퍼(S)이다.
즉 실리콘 웨이터(S)에 500nm의 균일한 크기를 가지는 폴리스티렌 입자(PS) 를 도11의 (a)와 같이 분포시켰다. 먼저, 대기 상태에서 펄스 레이저 빔(LB)을 집속하여 발생되는 충격파(W)를 오염된 실리콘 웨이퍼(S)를 60회 충돌시켜, 도11의 (b)와 같은 상태로 실리콘 웨이퍼(S)를 세정하였다.
그리고 본 발명의 제시된 액체 제트(LJ)를 이용하여 발생된 충격파(SW)를 오염된 실리콘 웨이퍼(S)에 60회 충돌시켜, 도11의 (c)와 같은 상태로 실리콘 웨이퍼(S)를 세정하였다. (c)가 (b)에 비하여 실리콘 웨이퍼(S)의 세정 효율이 더 높은 것을 확인 할 수 있다
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다.
도2는 도1의 부분 상세 사시도이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다.
도4는 도3의 부분 상세 사시도이다.
도5는 레이저 충격파의 속도 변화를 나타내는 그래프이다.
도6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다.
도7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치의 세정 상태도이다.
도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다.
도9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다.
도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 방법의 순서도이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 충격파 세정 장치 및 방법에 따른 세정 결과를 나타내는 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30, 40 : 레이저 충격파 세정 장치 2 : 노즐
4 : 레이저 건 6 : 광학계
8 : 반사판 40 : 튜브
41 : 개구 42 : 유입구
43 : 유출구 DL : 액적
L : 거리 L1, L2 : 제1, 제2 거리
LB : 펄스 레이저 빔 LJ : 액체 제트
P : 초점 SW : 충격파
T : 세정 대상물

Claims (11)

  1. 세정 대상물로부터 설정 거리만큼 이격되고, 펄스 레이저 빔의 집속 초점 위치에 액체를 공급하는 노즐;
    상기 액체를 향하도록 상기 세정 대상물과 평행한 방향으로 상기 펄스 레이저 빔을 조사하는 레이저 건; 및
    상기 레이저 건과 상기 액체 사이에 설치되어, 상기 레이저 건에서 조사되는 상기 펄스 레이저 빔을 집속하여 상기 액체에 초점을 일치시키는 광학계를 포함하는 레이저 충격파 세정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체는 액적 또는 액체 제트를 형성하는 레이저 충격파 세정 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 액적 또는 상기 액체 제트의 공급 방향을 상기 세정 대상물과 평행하게 형성하는 레이저 충격파 세정 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 빔의 초점을 사이에 두고 상기 세정 대상물의 반대측에 설 치되어, 상기 세정 대상물 반대 방향으로 진행하는 상기 충격파를 압축하여, 상기 세정 대상물 측으로 반사시키도록 판상으로 형성되는 반사판을 더 포함하는 레이저 충격파 세정 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 액적 또는 상기 액체 제트에서 상기 세정 대상물에 이르는 제1 거리는,
    상기 액적 또는 상기 액체 제트에서 상기 반사판에 이르는 제2 거리 보다 더 큰 레이저 충격파 세정 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 액적 또는 상기 액체 제트의 공급 방향을 상기 세정 대상물의 연장선과 교차하게 형성하는 레이저 충격파 세정 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 펄스 레이저 빔의 초점을 사이에 두고 상기 세정 대상물의 반대측에 설치되어, 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 통과시키는 유입구와 유출구를 형성하고, 내부에서 구형으로 진행하는 상기 충격파를 압축하여, 상기 세정 대상물을 향하는 개구를 통하여 상기 세정 대상물 측으로 상기 충격파를 반사시키는 튜브를 더 포함하는 레이저 충격파 세정 장치.
  8. 세정 대상물로부터 설정 거리만큼 이격되고, 펄스 레이저 빔의 집속 초점 위치에 노즐을 통하여 액적 또는 액체 제트를 공급하는 액체 공급 단계;
    레이저 건에서 조사되어 적어도 하나의 광학계를 통과한 펄스 레이저 빔을 집속하여, 상기 액적 또는 상기 액체 제트에 초점을 일치시켜, 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 절연파괴 하여 충격파를 생성하는 충격파 생성 단계; 및
    상기 충격파를 상기 세정 대상물에 진행시켜, 미세 물질을 제거하는 세정 단계를 포함하는 레이저 충격파 세정 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 충격파 생성 단계는,
    상기 충격파들 중 상기 세정 대상물 반대쪽으로 진행하는 충격파를 반사판으로 압축하여 상기 세정 대상물 측으로 반사시키는 반산 단계를 더 포함하는 레이저 충격파 세정 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 액체 공급 단계는,
    반밀폐 공간을 형성하는 튜브의 유입구에서 유출구로 상기 액적 또는 상기 액체 제트를 공급하고,
    상기 충격파 생성 단계는,
    상기 튜브 내에서 상기 충격파를 생성하는 레이저 충격파 세정 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 충격파 생성 단계는,
    상기 튜브 내에서 구형으로 진행하는 상기 충격파들을 압축하여, 상기 튜브의 개구를 통하여 상기 세정 대상물 측으로 반사시키는 반사 단계를 더 포함하는 레이저 충격파 세정 방법.
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