KR20170063095A - Apparatus for cleaning part of deposition device - Google Patents
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Abstract
요철 형태의 표면을 갖는 부품에 대해서도 효과적이고 손쉽게 오염물질을 제거할 수 있도록, 금속 증착 공정 장치의 요철형 표면을 갖는 부품에 형성된 금속 또는 금속반응 생성물을 포함하는 오염물질을 제거하기 위한 요철형 부품 세정장치로, 오염물질이 묻은 부품의 요철형 표면에 국부적으로 피코초 이하의 초단 펄스를 가지는 레이저를 조사하는 레이저조사부와, 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 조사 영역을 부품의 표면을 따라 이동시키기 위한 이동부, 및 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저를 요철형 부품 표면으로 반사시키는 반사경을 포함하여, 상기 레이저조사부로부터 조사되는 레이저를 통해 부품 표면에 초단 펄스의 피크 에너지를 가해 오염물질을 세정하는 구조의 요철형 부품의 세정 장치를 제공한다.A method for removing contaminants from a metal or metal reaction product formed on a component having a concavo-convex surface of a metal deposition process apparatus so as to effectively and easily remove contaminants on a component having a concavo- A cleaning device comprising: a laser irradiating part for irradiating a laser having an ultrashort pulse locally below a picosecond on a concavo-convex surface of a contaminated component; and a laser irradiating part for irradiating the irradiated area of the laser irradiated by the laser irradiating part along the surface of the part And a reflecting mirror for reflecting the laser beam irradiated from the laser irradiating section to the surface of the concavo-convex component, and applying a peak energy of the first pulse to the surface of the component through the laser irradiated from the laser irradiating section to clean the contaminant The present invention also provides a cleaning device for a concave-convex part of a wafer.
Description
본 발명은 레이저를 이용하여 공정 장비에 부착된 오염물을 제거하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 요철 형태의 표면을 갖는 부품을 용이하게 세정하기 위한 세정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning apparatus for removing contaminants adhered to a process equipment using a laser, and more particularly, to a cleaning apparatus for easily cleaning a component having a surface having a concave-convex shape.
예를 들어, 반도체 및 디스플레이 공정에서는 기능성 적층을 위하여 다양한 종류의 금속 증착을 CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 등을 이용하여 수행한다. 증착 공정의 원리는 금속 증기와 기체를 반응 시켜 기능을 하고자 하는 기판 (금속, 세라믹)의 표면에 금속, 금속 산화물, 질화물 등의 금속 반응 생성물을 코팅층으로 형성하는 것이다.For example, in the semiconductor and display processes, various types of metal deposition are performed using CVD (Chemical Vapor Deposition) or PVD (Physical Vapor Deposition) for functional stacking. The principle of the deposition process is to form a metal reaction product, such as metal, metal oxide, or nitride, on the surface of a substrate (metal, ceramic) to function by reacting a metal vapor with a gas as a coating layer.
그런데 기판에 금속 반응 생성물이 증착되는 동시에 반응 공정에 관여된 반응기의 주변 모든 부품에도 역시 금속 반응 생성물로 인하여 표면 코팅이 일어난다. 반응기 내 부품의 종류에는 챔버, 셔터, 액체 분사기, 기체 분사기, 샤워헤드, 진공 지그, 뷰포인터(유리창), 기타 고정기 등이 있으며 주로 금속이나 세라믹, 유리 재질로 제조된다. 이러한 부품의 표면에는 반복 공정을 통하여 금속 반응 생성물이 코팅층 형태로 형성되며, 이렇게 생성된 부품 표면의 오염 코팅층은 공정이 거듭될수록 두께가 두꺼워진다. 이에, 상기 오염 코팅층이 쉴드(Shield)의 역할을 하거나 일부 박리되어 코팅이 되고자 하는 기판에 불순물로 작용되는 등 문제 발생 가능성이 있으므로 주기적으로 제거해야 한다.However, the metal reaction product is deposited on the substrate, and at the same time, all the peripheral parts of the reactor involved in the reaction process also have surface coating due to the metal reaction product. Types of components in the reactor include chambers, shutters, liquid injectors, gas injectors, showerheads, vacuum jigs, viewpoints (windows), and other fixtures. They are mainly made of metal, ceramic or glass. A metal reaction product is formed in the form of a coating layer on the surface of such a component through a repetitive process, and the contamination coating layer on the surface of the component thus formed becomes thicker as the process is repeated. Therefore, it is necessary to periodically remove the contamination coating layer because it may act as a shield or may act as an impurity on a substrate to be partially peeled off.
종래의 경우 작업자가 장비에 증착되어 있는 오염 코팅층을 수작업으로 제거하는 작업을 실시하였다. 이에, 작업이 번거롭게 불편한 문제가 있으며. 제거 작업 후 증착 공정을 재 가동하기 위해서는 내부 준비 작업을 새로 시작해야 하므로, 공정 효율이 저하되어 제품의 양산성이 떨어지게 된다.In the conventional case, the operator manually removed the contaminated coating layer deposited on the equipment. Therefore, there is a problem that work is troublesome and uncomfortable. In order to reactivate the deposition process after the removal operation, the interior preparation work must be newly started, so that the process efficiency is lowered and the mass productivity of the product is lowered.
특히, 요철 형태로 표면에 양각과 음각이 형성된 부품의 경우 표면 전체를 고르게 세정하기 어려워, 작업이 힘들고 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.Particularly, in the case of a component having a concave and convex shape formed with embossed and engraved surfaces, it is difficult to clean the entire surface evenly, which is difficult and time consuming.
레이저를 이용하여 금속 증착 장비의 부품에 묻은 오염물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 된 요철형 부품의 세정 장치를 제공한다.Provided is a cleaning device for a concavo-convex part which can more effectively remove contaminants attached to parts of a metal deposition equipment by using a laser.
또한, 요철 형태의 표면을 갖는 부품에 대해서도 효과적이고 손쉽게 오염물질을 제거할 수 있도록 된 요철형 부품의 세정 장치를 제공한다.The present invention also provides a cleaning device for a concavo-convex part that can effectively and easily remove contaminants even for a component having a surface having a concavo-convex shape.
본 구현예의 세정 장치는, 금속 증착 공정 장치의 요철형 표면을 갖는 부품에 형성된 금속 또는 금속반응 생성물을 포함하는 오염물질을 제거하기 위한 요철형 부품 세정장치로, 오염물질이 묻은 부품의 요철형 표면에 국부적으로 피코초 이하의 초단 펄스를 가지는 레이저를 조사하여 부품 표면에 초단 펄스의 피크 에너지를 가해 오염물질을 세정하는 레이저조사부와, 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 조사 영역을 부품의 표면을 따라 이동시키기 위한 이동부, 및 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저를 요철형 부품 표면으로 반사시키는 반사경을 포함할 수 있다.The cleaning apparatus of this embodiment is an irregular part cleaning apparatus for removing contaminants including a metal or a metal reaction product formed on a component having a concavo-convex surface of a metal deposition processing apparatus, A laser irradiating unit for irradiating a laser having a laser pulse having a pulse length of less than or equal to 10 seconds and a peak pulse energy of a short pulse to the surface of the component to clean the contaminated material; And a reflecting mirror for reflecting the laser beam irradiated from the laser irradiating unit to the surface of the concavo-convex part.
상기 이동부는 부품이 놓여지는 테이블과, 상기 테이블을 회전시키기 위한 회전부, 상기 테이블 상부에 배치되고 상기 레이저조사부가 설치된 상부지지대, 및 상기 상부지지대를 테이블에 대해 승하강 시키기 위한 승하강부를 포함할 수 있다.The moving part may include a table on which the component is placed, a rotating part for rotating the table, an upper support part disposed above the table and provided with the laser irradiation part, and a lift part for moving the upper support part up and down with respect to the table have.
상기 반사경은 반사면이 안으로 오목한 구조일 수 있다.The reflector may be a structure in which the reflecting surface is concave inward.
상기 반사경은 반사면이 외부로 볼록한 구조일 수 있다.The reflecting mirror may have a structure in which the reflecting surface is convex to the outside.
상기 세정장치는 부품의 요철형 표면에 맞춰 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 초점 위치를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.The cleaning apparatus may further include an adjusting unit adjusting the focal position of the laser beam irradiated from the laser irradiating unit according to the irregular surface of the component.
상기 조절부는 상기 레이저조사부와 반사경 사이 간격을 이격시켜 초점 거리를 가변시키는 초점거리 이동부와, 상기 반사경의 각도를 조절하여 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 반사각도를 가변시키는 각도조절부를 포함할 수 있다.The adjusting unit may include a focal distance changing unit for changing a focal distance by separating the gap between the laser irradiating unit and the reflecting mirror and an angle adjusting unit for changing the angle of reflection of the laser beam irradiated from the laser irradiating unit by adjusting the angle of the reflecting mirror. .
상기 초점거리 이동부는 레이저조사부가 설치되는 상부지지대에 상하로 이동가능하게 설치되고 선단에는 반사경이 설치되는 가이드바와, 상기 가이드바를 상하로 이동시키기 위한 수직구동부를 포함할 수 있다.The focal distance moving unit may include a guide bar that is vertically movable on an upper support to which a laser irradiation unit is installed, a reflector is installed at a tip thereof, and a vertical driver for moving the guide bar up and down.
상기 각도조절부는 상기 가이드바에 끼워져 가이드바를 따라 슬라이딩가능하게 설치되는 링부재와, 상기 가이드바에 설치되고 상기 링부재와 연결되어 링부재를 상하로 이동시키기 위한 상하구동부를 포함하고, 상기 반사경은 링부재에 회동가능하게 힌지결합되고, 가이드바 선단에 링크부재를 매개로 회동가능하게 힌지결합된 구조일 수 있다.Wherein the angle adjusting portion includes a ring member fitted to the guide bar and slidably installed along the guide bar, and a vertical driving portion installed on the guide bar and connected to the ring member to move the ring member up and down, And may be hinged to the tip end of the guide bar so as to be rotatable via a link member.
상기 레이저조사부는 고체레이저, 액체레이저, 기체레이저 또는 반도체레이저를 모드잠금(mode-locking)하고 큐스위칭(Q-switching)하여 펄스 폭을 줄이고 출력을 높여 피코초 이하의 초단 펄스를 갖는 레이저를 생성하는 구조일 수 있다. The laser irradiating unit generates a laser having a short pulse of less than a picosecond by reducing the pulse width by mode-locking and Q-switching a solid laser, a liquid laser, a gas laser or a semiconductor laser Lt; / RTI >
상기 레이저는 팸토초 또는 아토초 펄스를 가지는 구조일 수 있다.The laser may be of a structure having a femto second or atochose pulse.
상기 소재는 금속, 세라믹, 유리 또는 고분자 재질의 소재일 수 있다.The material may be a metal, ceramic, glass, or polymer material.
상기 레이저의 피크 에너지는 0.1 ~ 125μJ일 수 있다.The peak energy of the laser may be 0.1 to 125 μJ.
상기 소재에 대한 레이저 조사 각도는 30 ~ 90도 일 수 있다.The laser irradiation angle for the material may be 30 to 90 degrees.
상기 레이저의 파장은 300nm ~ 1064nm 일 수 있다. The wavelength of the laser may be between 300 nm and 1064 nm.
이상 설명한 바와 같이 본 구현예에 의하면, 요철 형태로 표면에 양각 또는 음각이 형성된 부품에 대해서도 보다 용이하게 간편하게 오염물질을 세정할 수 있게 된다.As described above, according to this embodiment, contaminants can be easily and easily cleaned even for a component having a relief or depressed surface formed on the surface.
또한, 피코초 이하의 초단 펄스 레이저를 조사하여 부품의 열변형을 방지하면서 오염물질에 열적 응력을 가해 오염물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.In addition, it is possible to more effectively remove contaminants by applying thermal stress to the contaminants while preventing the thermal deformation of the components by irradiating the ultra-short pulse laser of picosecond or less.
도 1은 본 실시예에 따른 요철형 부품을 세정하기 위한 세정장치의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 세정장치의 반사경에 대한 또다른 실시예를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 세정장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a cleaning apparatus for cleaning irregular-shaped parts according to the present embodiment. FIG.
2 is a schematic view showing still another embodiment of the reflector of the cleaning apparatus according to the present embodiment.
3 is a schematic view for explaining the operation of the cleaning apparatus according to the present embodiment.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
이하 설명에서 본 실시예는 오염물질 제거 대상 설비로 반도체 또는 디스플레이 공정의 증착 장비에 사용되는 부품으로 표면에 음각 또는 양각이 형성되어 요부와 철부를 갖는 부품을 예로서 설명한다. 물론, 본 발명은 증착 장비의 부품 외에 오염물질이 부착되는 다양한 공정 장비의 다양한 부품에 대해 적용가능하다.In the following description, the present embodiment is an apparatus for removing contaminants, which is used for a deposition apparatus of a semiconductor or a display process, and has a depressed portion or a relief portion formed on the surface thereof. Of course, the present invention is applicable to various components of various process equipment to which contaminants are attached in addition to the components of the deposition equipment.
증착 장비는 기판 등에 유기물질을 증착하여 박막을 형성하는 데 사용되는 장비로, 공정 챔버 내에서 기판에 대한 박막 증착이 이루어진다. 이 과정에서 많은 유기물이 장비를 구성하는 부품의 표면에 증착된다. 상기 부품은 예를 들어, 금속이나 세라믹, 유리, 고분자 소재로 이루어질 수 있다. 금속으로는 스테인레스 스틸, 알루미늄, 티타늄 등의 소재가 사용될 수 있고, 세라믹으로는 알루미나, 지르코티아 등의 소재가 사용될 수 있다. 이러한 부품의 표면 조도는 수 nm ~ 수십 마이크로 미터에 이르고, 증착 공정에 의해 부품의 표면에 금속 및 금속 반응 생성물이 부착 생성된다. Deposition equipment is a device used to deposit thin films by depositing organic materials on a substrate or the like. Thin film deposition is performed on the substrate in a process chamber. During this process, many organic materials are deposited on the surface of the components that make up the equipment. The component can be made of, for example, metal, ceramic, glass, or a polymer material. Materials such as stainless steel, aluminum, and titanium may be used as the metal, and materials such as alumina and zirconia may be used as the ceramic. The surface roughness of these parts reaches from several nm to several tens of micrometers, and metal and metal reaction products are adhered to the surface of the component by the deposition process.
도 1은 본 실시예에 따른 요철형 부품을 세정하기 위한 세정장치의 구성을 도시한 개략적인 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a cleaning apparatus for cleaning irregular-shaped parts according to the present embodiment. FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 세정 장치는, 금속 증착 공정 장치의 요철형 표면을 갖는 부품에 형성된 금속 또는 금속반응 생성물을 포함하는 오염물질을 제거하기 위한 요철형 부품 세정장치이다.As shown in FIG. 1, the cleaning apparatus of the present embodiment is a rough-surface component cleaning apparatus for removing contaminants containing a metal or metal reaction product formed on a component having a concavo-convex surface of a metal vapor deposition process apparatus.
이를 위해 상기 세정장치는, 오염물질이 묻은 부품(100)의 요철형 표면에 국부적으로 피코초 이하의 초단 펄스를 가지는 레이저를 조사하는 레이저조사부(10)와, 상기 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저의 조사 영역을 부품의 표면을 따라 이동시키기 위한 이동부, 및 상기 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저를 요철형 부품 표면으로 반사시키는 반사경(20)을 포함한다. To this end, the cleaning apparatus comprises a
상기 레이저조사부(10)로부터 조사되는 레이저를 통해 부품 표면에 초단 펄스의 피크 에너지를 가해 오염물질을 세정한다.The laser beam irradiated from the
세정 대상물인 상기 부품(100)은 요철형태를 이룬다. 요철형이란 양각이나 음각이 형성되어 오목하게 파인 요부나 볼록하게 돌출된 철부가 표면에 형성된 형태를 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 내주면에 요철 형태의 굴곡이 형성된 원통형태의 부품(100)의 경우, 레이저를 내주면의 굴곡진 표면으로 조사하기 어려워 제대로 세정하기 힘들다. The
본 실시예의 세정 장치는 레이저조사부(10)로부터 조사되는 레이저를 반사경(20)을 이용하여 요철형태의 부품 표면에 정확히 조사하여 세정을 진행할 수 있다.The cleaning apparatus of this embodiment can precisely irradiate the laser irradiated from the
상기 레이저조사부(10)는 펄스레이저를 출력하기 위한 장치로, 이로부터 조사되는 레이저는 피코초 이하의 펄스 즉, 피코초, 팸토초 또는 아토초 등의 초단 펄스를 가질 수 있다.The
이와 같이, 본 실시예는 피코초, 펨토초 또는 아토초와 같이 피코초 이하의 초단 펄스의 집속된 에너지를 갖는 레이저를 부품의 표면에 바로 조사하여 부품 표면에 부착된 오염물질을 제거하게 된다.Thus, this embodiment directly irradiates the surface of the component with a laser having a focused energy of less than a picosecond such as picosecond, femtosecond, or atoso to remove contaminants attached to the component surface.
상기 레이저조사부(10)는 다양한 종류의 펄스레이저, 예를 들어 고체레이저, 액체레이저, 기체레이저 또는 반도체레이저를 모드잠금(mode-locking)하고 큐스위칭(Q-switching)하여 펄스 폭을 줄이고 출력을 높여 피코파 이하의 초단 펄스를 갖는 레이저를 생성하는 구조일 수 있다. The
고체레이저, 액체레이저, 기체레이저, 반도체레이저 등의 펄스레이저는 큐스위칭(Q-Switching)을 이용한 에너지 펌핑 작용을 통해 수W의 펄스 에너지에서 수 kW수준까지 광 펌핑되며, 모드잠금(mode locking)을 통하여 원하는 주파수를 가진 피코초 이하의 펄스 레이저로 생성된다.Pulsed lasers, such as solid-state lasers, liquid lasers, gas lasers, semiconductor lasers, etc., are optically pumped from a pulse energy of several W to several kW through energy pumping using Q-switching, Lt; RTI ID = 0.0 > picosecond < / RTI > with a desired frequency.
본 실시예에서 상기 레이저조사부(10)로부터 생성되어 부품의 표면에 조사되는 레이저의 피크(peak)에너지는 0.1 ~ 125μJ일 수 있다. 상기 피크에너지는 예를 들어, 주파수가 0.1MHz~2MHz이고 에너지가 1~50W인 레이저를 사용하여 얻어질 수 있다.In this embodiment, the peak energy of the laser generated from the
대부분의 물질의 변형에너지는 0.1~2μJ이므로, 본 실시예에서 부품 표면으로 입사되는 레이저의 피크 에너지는 대부분의 유기, 무기물질을 제거하는 임계 에너지를 넘어서게 된다. 본 실시예의 레이저 피크 에너지가 상기 범위보다 낮은 경우에는 부품의 표면에 부착된 오염물질에 대한 세정 효과가 떨어지고, 상기 범위를 넘는 경우 부품 자체에 손상을 일으킬 수 있다.Since the strain energy of most materials is 0.1 to 2 mu J, the peak energy of the laser incident on the component surface in this embodiment exceeds the critical energy for removing most organic and inorganic substances. When the laser peak energy of this embodiment is lower than the above range, the cleaning effect on the contaminants attached to the surface of the component is deteriorated, and if it exceeds the above range, the component itself may be damaged.
이와 같이 레이저조사부(10)로부터 생성된 피코초 이하 펄스를 갖는 레이저는 부품의 표면에 부착된 유기물질이나 무기물질 등의 오염물질에 극초단시간의 높은 에너지로 입사하여 제거하고자 하는 유기물질 또는 무기물질의 표면에 국부적인 열을 가하게 된다. 이에, 레이저조사부(10)로부터 조사된 레이저에 의해 국소 부위가 열변형되어 깨지면서 부품 표면에 부착된 오염물질이 제거된다. The laser having the sub-picosecond pulse generated from the
그리고, 레이저조사부(10)로부터 생성된 비연속적 펄스를 가지는 피코초 이하의 극초단파 레이저는 부품 표면에 열을 전달하지 않는다. 레이저의 극초단파 펄스와 집속된 에너지를 가진 입자는 에너지를 국부적인 부위에 전달함으로써 표면에 열을 발생시키지 않게 되어 부품의 변형은 일어나지 않는다. 이러한 원리로 인하여 부품의 변형없이 오염물질만의 제거가 가능하다.A microwave laser with a discontinuous pulse generated by the
본 실시예에 사용되는 레이저의 파장은 IR, 가시광선, 자외선 파장 등에 대하여 광범위하게 사용가능하다. 즉 파장이 1064nm 이상에서 300nm 파장에 해당하는 자외선 영역 등에 대하여 펄스파 레이저로 사용이 가능하다. 파장의 영역은 재료의 에너지 흡수 계수와 상호관계가 있으나, 본 실시예에서는 파장과 무관하게 피코초 이하의 극초단파 레이저 펄스에 의하여, 높은 입사에너지와 극초단파 펄스 유지 시간 등을 통해 세정이 이루어지게 된다. 이에 본 실시예는 상기 파장 범위와 같이 길게는 적외선 영역에서 짧게는 자외선 영역의 파장을 갖는 레이저를 모두 사용가능하다. 예를 들어, 본 실시예의 경우, 1064nm Nd:YVO4 레이저를 사용하고, Harmonic Coupling 기술을 이용하여 파장을 536nm, 354nm등으로 파장을 변화시켜 사용이 가능하다.The wavelength of the laser used in this embodiment can be widely used for IR, visible light, ultraviolet wavelength, and the like. In other words, it can be used as a pulsed laser for an ultraviolet region having a wavelength of 1064 nm or more and a wavelength of 300 nm. The wavelength region is correlated with the energy absorption coefficient of the material. However, in this embodiment, the microwave laser pulse having a picosecond or less irrespective of the wavelength is used for cleaning through the high incident energy and the microwave pulse retention time. Therefore, in this embodiment, all of the lasers having a wavelength in the ultraviolet region and a laser beam in the infrared region can be used as long as the wavelength range. For example, in this embodiment, a 1064 nm Nd: YVO4 laser can be used and the wavelength can be changed to 536 nm or 354 nm by using a harmonic coupling technique.
또한, 상기 레이저조사부(10)는 부품 표면에 대해 레이저의 조사각도를 크게 할 수 있다. 본 실시예에서 상기 레이저조사부(10)는 부품 표면에 바로 조사되는 레이저를 부품 표면에 대해 30 ~ 90도의 각도로 조사할 수 있다. 레이저 조사 각도가 30도를 넘는 경우 부품 표면에 가해지는 레이저의 에너지가 커지게 되나, 본 실시예의 경우 피코초 이하의 펄스를 갖는 레이저가 조사됨에 따라 부품 표면에 대한 레이저 조사각도가 커지더라도 부품 표면으로는 열을 전달하지 않고 오로지 부품 표면에 부착된 오염물질만을 제거할 수 있게 된다.Further, the
이와 같이, 부품 표면에 대한 레이저 조사 각도를 30도를 넘어 직각으로 조사함으로써, 레이저의 에너지를 오염물질에 온전히 전달할 수 있어 오염물질 제거 효율을 높이면서도 부품 표면의 손상은 방지할 수 있게 된다.As described above, by irradiating the surface of the component with a laser beam at an angle exceeding 30 degrees at a right angle, the energy of the laser can be completely transferred to the contaminant, thereby improving the contaminant removal efficiency and preventing the component surface from being damaged.
또한, 부품 표면에 대한 레이저의 조사각도가 30도 이하로 낮아질수록 부품 표면에 가해지는 에너지가 조사면 전체에 걸쳐 균일하지 못하고 에너지 불균형이 일어난다. 본 실시예의 경우, 레이저의 조사각도가 30도 이상으로 커 부품 표면에 부착된 오염물질에 균일하게 에너지를 입사할 수 있게 된다.Further, as the irradiation angle of the laser with respect to the component surface is lowered to 30 degrees or less, the energy applied to the component surface is not uniform throughout the irradiation surface, and energy unbalance occurs. In this embodiment, the irradiation angle of the laser is 30 degrees or more so that energy can be uniformly applied to the contaminants attached to the surface of the component.
소재에 바로 입사된 피코초 이하 펄스 레이저에 있어서, 극초단파 에너지에 의하여 표면에 국부적인 에너지 입사 후 원자와 원자간, 전자와 이온간, 이온상호간 에너지 전달에 의한 열에너지 증가 및 용융 변형 등은 일어나지 않는다. 따라서, 상기와 같이 레이저를 부품의 표면에 직각으로 조사하여도 극초단 펄스 파장에 의하여 국부적인 열응력 발생 후 열전달이 없어 부품의 변형이나 원하지 않는 용융은 발생하지 않는다.In the sub-picosecond pulsed laser directly incident on the material, there is no increase in thermal energy and melt deformation due to energy transfer between the atom and the atom, between the electron and the ion, and between the ions after local energy enters the surface due to microwave energy. Therefore, even if the laser is irradiated at right angles to the surface of the component as described above, there is no heat transfer after generation of local thermal stress due to the ultrashort pulse wavelength, so that the component is not deformed or undesirably melted.
이에 비하여 다른 연속적인 파장을 가지는 레이저 (Continuous Wave, CW 레이저)의 경우, 레이저 에너지의 입사되는 시간이 약 0.2 마이크로초 이상으로써, 본 실시예의 피코초 이하의 펄스초와는 비교가 되지 않을 정도의 긴 시간동안 물질에 에너지가 입사되므로 열변형이나 열에 의한 손상이 발생하게 된다. 따라서, 연속파형 레이저는 긴 시간의 에너지 입사를 이용하여 표면에 에너지를 전달하는 방식으로써 열에너지를 함께 전달하여 부품에 손상을 초래한다.In contrast, in the case of a continuous wave (CW laser) having other continuous wavelengths, the time of incidence of the laser energy is about 0.2 microseconds or more, which is comparable to the pulse seconds of the picosecond or less of this embodiment Energy is injected into the material for a long time, which causes thermal deformation or heat damage. Therefore, a continuous wave laser transmits energy to a surface by using energy injection for a long time, thereby transferring heat energy together, thereby causing damage to the component.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 레이저조사부(10)에서 조사된 레이저는 반사경(20)에 의해 반사되어 부품의 내주면에 굴곡진 표면으로 조사된다. 상기 반사경(20)은 레이저조사부(10) 바로 직하부에 위치하여 레이저조사부(10)에서 조사된 레이저를 필요한 위치로 반사시키게 된다. 상기 반사경의 설치 구조에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.As shown in Fig. 1, the laser irradiated by the
본 실시예에서, 상기 반사경(20)은 반사면이 안으로 오목한 구조로 되어 있다. 이에, 상기 오목 구조의 반사경(20)은 레이저를 한 곳에 집중시켜 조사할 수 있게 된다. 레이저조사부(10)에서 조사된 레이저는 오목한 형태의 반사경(20)에 의해 반사되어 부품 표면의 어느 한 곳에 초점이 맺혀지게 된다. 상기 반사경(20)의 곡률반경은 부품의 형태나 크기 등에 따라 다양하게 변형가능하다. In the present embodiment, the reflecting
상기한 구조의 반사경 외에 도 2는 또다른 실시예의 반사경(22)을 예시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사면이 외부로 볼록한 구조일 수 있다. 이에, 상기 불록 구조의 반사경(22)은 레이저를 넓게 확산시켜 조사할 수 있게 된다. 레이저조사부(10)에서 조사된 레이저는 볼록한 형태의 반사경(22)에 의해 반사되어 부품 표면에 넓게 퍼져 조사된다. 따라서, 부품의 표면 중 예를 들어, 외부로 돌출된 양각부분 전체에 고르게 레이저를 조사하여 오염물질을 제거할 수 있다. In addition to the reflector of the above structure, Fig. 2 illustrates the
상기한 구조 외에 반사경은 예를 들어 평면 형태로 이루어질 수 있다. 평면 형태의 반사경은 레이저조사부에서 조사된 레이저를 그대로 반사하여 부품의 표면에 조사하게 된다.In addition to the structure described above, the reflector may be, for example, a planar shape. The planar reflector reflects the laser irradiated by the laser irradiation part as it is, and irradiates the surface of the part.
상기 이동부는 상기 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저의 조사 영역을 부품의 표면을 따라 이동시키는 구조로 되어 있다.The moving unit is configured to move the irradiation area of the laser irradiated by the
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이동부는 부품(100)이 놓여지는 테이블(30), 상기 테이블(30)을 회전시키기 위한 회전부(32), 상기 테이블(30) 상부에 배치되고 상기 레이저조사부(10)가 설치된 상부지지대(34), 및 상기 상부지지대(34)를 테이블(30)에 대해 승하강 시키기 위한 승하강부(36)를 포함한다. 1, the moving unit includes a table 30 on which the
이에, 상기 이동부는 부품에 대한 레이저 조사 영역을 이동시켜 예를 들어, 부품의 내주면 전체에 대해 레이저가 고르게 조사될 수 있도록 한다.Thus, the moving unit moves the laser irradiation area on the part, for example, so that the laser can be uniformly irradiated onto the entire inner peripheral surface of the part.
상기 테이블(30)은 중앙의 축을 중심으로 회전가능하게 설치되며, 상부에는 세정 대상물인 부품(100)이 고정 설치된다. 이에 테이블(30)이 회전하면 테이블(30)에 놓여진 부품(100)이 회전하면서 레이저조사부(10)에 대해 상대적으로 이동하게 된다. The table 30 is rotatably installed around a central axis, and the
상기 회전부(32)는 테이블(30)에 구동력을 가해 테이블(30)을 회전시키게 된다. 상기 테이블(30)이 회전함에 따라 위치가 고정된 레이저 조사 영역에 대해 테이블(30)에 놓여져 있는 부품이 회전하면서 부품의 내주면을 따라 위치를 이동하여 레이저를 조사할 수 있게 된다.The
상기 회전부(32)는 예를 들어, 상기 테이블(30)에 연결된 구동모터를 포함할 수 있으며, 구동모터 외에 테이블(30)에 동력을 전달하여 테이블(30)을 회전시키기 위한 구조면 모두 적용가능하다.The
상기 부품이 놓여진 테이블(30) 위쪽으로 상부지지대(34)가 배치된다. 상기 레이저조사부(10)는 부품의 상부에 배치된 상부지지대(34)에 설치되어 하방향으로 레이저를 조사하게 된다. An
상기 상부지지대(34)는 부품 상부에서 레이저조사부(10)와 레이저조사부(10) 아래쪽에 배치된 반사경(20)을 지지하며, 필요시 레이저조사부(10)와 반사경(20)을 상하방향으로 이동시키게 된다.The
상부지지대(34)의 상하 움직임에 따라 레이저조사부(10)와 그 밑에 배치된 반사경(20)의 위치가 달라져, 부품(100)의 상하방향을 따라 원하는 곳에 레이저 세정을 실시할 수 있게 된다. 즉, 상기 상부지지대(34)의 승하강 운동에 따라 부품(100)의 상하방향으로 레이조 조사영역을 이동시킬 수 있게 된다.The positions of the
상기 승하강부(36)는 상부지지대(34)에 연결되어 상부지지대(34)를 상하로 이동시킨다. 상기 상부지지대(34)가 상하로 이동됨에 따라 레이저조사부(10)와 그 하부의 반사경(20)이 y축 방향을 따라 상하로 이동되면서 부품의 내면에 상하로 레이저 조사영역을 이동시켜 레이저를 조사할 수 있게 된다. 이에, 부품(100)의 상하방향을 따라 전체에 걸쳐 필요한 부위에 고르게 레이저를 조사할 수 있게 된다.The ascending and descending
상기 승하강부(36)는 예를 들어, 상기 상부지지대(34)에 연결된 구동실린더를 포함할 수 있다. 구동실린더 외에 상부지지대(34)에 동력을 전달하여 상부지지대(34)를 상하로 이동시키기 위한 구조면 모두 적용가능하다.The ascending and descending
이와 같이, 본 실시예의 세정장치는 부품(100)의 내주면에 대해 이동부의 구동에 따라 레이저 조사 위치를 삼차원적으로 이동시켜 필요한 곳에 레이저를 조사할 수 있게 된다. 따라서, 부품 표면 전체에 대해 원하는 영역에 레이저 세정을 실시할 수 있게 된다.As described above, the cleaning apparatus of the present embodiment can move the laser irradiation position three-dimensionally in accordance with the driving of the moving part with respect to the inner peripheral surface of the
한편, 상기 세정장치는 부품(100)의 요철형 표면에 맞춰 상기 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저의 초점 위치를 조절하는 조절부를 더 포함한다. 상기 조절부를 통해 부품의 요철형 표면에 관계없이 레이저 세정을 효과적이고도 용이하게 실시할 수 있게 된다.The cleaning apparatus further includes an adjusting unit for adjusting a focal position of the laser beam irradiated from the
본 실시예에서, 상기 조절부는 상기 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이 간격을 이격시켜 초점 거리를 가변시키는 초점거리 이동부와, 상기 반사경(20)의 각도를 조절하여 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저의 반사각도를 가변시키는 각도조절부를 포함한다.The controller adjusts the angle of the
상기 초점거리 이동부는 부품 표면의 요부와 철부에 따라 초점거리를 가변시켜 부품 표면의 형태에 관계없이 표면의 오염물질에 정확하게 레이저 에너지를 가하게 된다. The focal distance moving unit varies the focal distance according to the concave and convex portions of the surface of the component so that the laser energy is accurately applied to the contaminants on the surface regardless of the shape of the component surface.
본 실시예에서, 상기 초점거리 이동부는 레이저조사부(10)에 대해 반사경(20)의 이격 거리를 조절하여 레이저 초점 거리를 제어하는 구조로 되어 있다.In this embodiment, the focal length moving unit controls the laser focal distance by adjusting the separation distance of the reflecting
이를 위해, 상기 초점거리 이동부는 레이저조사부(10)가 설치되는 상부지지대(34)에 상하로 이동가능하게 설치되고 선단에는 반사경(20)이 설치되는 가이드바(40), 상기 가이드바(40)를 상하로 이동시켜 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이 간격을 조절하는 수직구동부(42)를 포함한다.The focal distance moving unit includes a
상기 가이드바(40)는 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부지지대(34)에서 테이블(30)을 향해 수직으로 연장될 수 있다. 가이드바(40) 하단에는 반사경(20)이 설치된다. 반사경(20)은 레이저조사부(10) 바로 직하부에 위치하도록 반사경(20)에 설치된다. 상기 가이드바(40)는 반사경(20)을 지지하며 필요시 반사경(20)을 이동시키게 된다. The
가이드바(40)에 설치된 반사경(20)의 움직임에 따라 반사경(20)에 의해 반사된 레이저의 조사 위치는 물론 레이저의 초점 위치가 달라진다. The focal position of the laser beam as well as the irradiation position of the laser beam reflected by the reflecting
상기 수직구동부(42)는 가이드바(40)에 연결되어 가이드바(40)를 상하로 이동시키게 된다. 상기 가이드바(40)가 상하로 이동됨에 따라 가이드바(40) 선단에 설치된 반사경(20)이 도 1에 도시된 바와 같이, y축 방향을 따라 상하로 이동되면서 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이의 간격이 가변된다.The
이에, 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이 간격이 달라지면서 반사경(20)에 의해 반사되는 레이저의 초점 거리를 조절할 수 있게 된다.Accordingly, the focal length of the laser beam reflected by the reflecting
상기 수직구동부(42)는 예를 들어, 상기 가이드바(40)에 연결된 구동실린더를 포함할 수 있다. 구동실린더 외에 가이드바(40)에 동력을 전달하여 가이드바(40)를 상하로 이동시키기 위한 구조면 모두 적용가능하다.The vertical driving
상기 각도조절부는 부품 표면의 요부와 철부에 따라 반사경(20)에서 반사되는 레이저의 조사 각도를 가변시켜 부품 표면의 형태에 관계없이 표면의 오염물질에 정확하게 레이저 에너지를 가하게 된다. The angle adjusting unit varies the irradiation angle of the laser reflected by the reflecting
본 실시예에서, 상기 각도조절부는 레이저조사부(10)에 대해 반사경(20)의 각도를 조절하여 레이저 조사 각도를 제어하는 구조로 되어 있다.In the present embodiment, the angle adjusting unit controls the laser irradiation angle by adjusting the angle of the reflecting
이를 위해, 상기 각도조절부는 상기 가이드바(40)에 끼워져 가이드바(40)를 따라 슬라이딩가능하게 설치되는 링부재(50)와, 상기 가이드바(40)에 설치되고 상기 링부재(50)와 연결되어 링부재(50)를 상하로 이동시키기 위한 상하구동부(52)를 포함하고, 상기 반사경(20)은 링부재(50)에 회동가능하게 힌지결합되고, 가이드바(40) 선단에 링크부재(54)를 매개로 회동가능하게 힌지결합된 구조로 되어 있다.The angle adjusting unit includes a
상기 링부재(50)는 가이드바(40)에 끼워져 슬라이딩되는 부재로, 상하구동부(52)의 구동에 따라 가이드바(40)를 따라 상하로 이동된다. The
상기 상하구동부(52)는 가이드바(40)에 설치되고 하부로 연장되어 링부재(50)와 연결된다. 상기 상하구동부(52)가 신축 구동됨에 따라 링부재(50)가 가이드바(40)를 따라 상하로 이동되면서 반사경(20)의 반사각도가 가변된다.The upper and lower driving
이에, 레이저조사부(10)로부터 조사되어 반사경(20)에서 반사되는 레이저의 조사 위치를 미세하게 조절할 수 있게 된다.Thus, the irradiation position of the laser beam irradiated from the
상기 상하구동부(52)는 예를 들어, 상기 가이드바(40)에 설치되고 상기 링부재(50)에 연결된 구동실린더를 포함할 수 있다. 구동실린더 외에 링부재(50)에 동력을 전달하여 가이드바(40)를 따라 링부재(50)를 상하로 이동시키기 위한 구조면 모두 적용가능하다.The up and down driving
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반사경(20)의 후면 상부쪽은 링부재(50)의 일측면에 힌지축(56)을 매개로 회동가능하게 힌지결합된다. 또한, 반사경(20)의 후면 하부쪽은 링크부재(54)의 일측 선단과 힌지축(57)을 매개로 회동가능하게 힌지결합된다. 상기 링크부재(54)의 타측 선단은 가이드바(40) 선단에 힌지축(58)을 매개로 회동가능하게 힌지결합된다. 이에, 상기 반사경(20)의 하부쪽은 링크부재(54)를 매개로 가이드바(40) 선단에 회동가능하게 힌지결합된다.As shown in FIG. 1, the upper rear side of the
따라서, 가이드바(40)에 대해 링부재(50)가 승하강하게 되면 반사경(20)의 하부쪽이 링크부재(54)를 매개로 가이드바(40) 선단에 연결된 상태에서 링부재(50)에 연결되어 있는 반사경(20)의 상부쪽이 위로 당겨지거나 밑으로 이동된다. 이에, 반사경은 힌지축을 중심으로 회동되면서 반사경(20)의 각도가 변경된다.When the
여기서 상기 링부재(50)를 구동시키는 상하구동부(52)는 가이드바(40)에 설치된 상태로 가이드바(40)의 상하이동시 같이 가이드바(40)와 같이 움직이게 된다. 따라서, 언급한 바와 같이, 상기 가이드바(40)가 상하 이동되면 링부재(50)도 이동되므로 가이드바(40)의 상하 이동시 반사경(20)의 반사각도는 그대로 유지할 수 있다.The upper and
이하, 도 1과 도 3을 참조하여 부품의 요철형 표면에 대한 본 실시예의 오염물질 제거 과정을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the pollutant removal process of the present embodiment for the uneven surface of the component will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG.
부품(100) 표면에 대한 오염물질 제거 공정이 진행되면, 레이저조사부(10)로부터 부품 표면에 레이저가 조사된다. 레이저조사부(10)로부터 피코초 이하의 초단 펄스를 갖는 레이저가 생성되고, 이렇게 생성된 레이저는 부품 표면에 조사된다. 이에, 레이저는 오염물질이 묻은 부품 표면에 국부적으로 조사되고, 오염물질에 초단 펄스의 피크 에너지을 가하여 오염물질을 제거하게 된다.When the contaminant removing process is performed on the surface of the
부품 표면에 레이저가 조사되면서 오염물질이 제거되고, 부품 표면을 따라 레이저 조사영역을 이동시킴으로써, 부품 표면 전체에 걸쳐 오염물질을 제거할 수 있다.Contaminants can be removed throughout the part surface by removing the contaminants as the part surface is irradiated with a laser and moving the laser irradiation area along the part surface.
즉, 테이블(30)이 회전되면 테이블(30)에 놓여진 부품(100)이 회전된다. 고정되어 있는 레이저 조사 위치에 대해 부품이 회전되면서 레이저 조사 영역이 부품의 내면을 따라 이동된다. 또한, 승하강부(36)의 구동에 따라 상부지지대(34)가 상하로 이동되면서 레이저 조사 영역을 부품에 대해 상하로 이동시키게 된다. 이와 같이, 부품의 회전 이동과 상부지지대(34)의 상하 이동에 의해 부품(100)의 전면에 레이저를 조사할 수 있게 된다.That is, when the table 30 is rotated, the
이 과정에서, 부품의 표면에 형성된 요철 형태의 굴곡부에 대해 미세하게 레이저 초점 거리나 위치를 이동시킴으로써, 부품의 굴곡진 표면에 대해서도 레이저 세정을 실시할 수 있게 된다.In this process, it is possible to perform laser cleaning on the curved surface of the component by moving the laser focal length or position finely with respect to the bend of the concavo-convex shape formed on the surface of the component.
도 3에 도시된 바와 같이, 레이저조사부(10)와 반사경(20) 간의 간격(L)을 조절함으로써, 반사경(20)으로부터 레이저 초점까지의 거리(이하 초점 거리(R)라 한다)를 조절할 수 있다.3, it is possible to adjust the distance (hereinafter referred to as focal length R) from the reflecting
레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이의 간격(L)이 줄게 되면 초점 거리(R)는 길어지게 되며, 반대로 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이의 간격(L)이 늘어나면 초점 거리(R)는 짧아지게 된다.When the distance L between the
이에, 수직구동부(42)가 구동되면 가이드바(40)가 상부지지대(34)에 대해 상하로 이동되어, 상부지지대(34)에 설치된 레이저조사부(10)에 대해 가이드바(40)에 설치된 반사경(20)의 위치를 이동시키게 된다. 따라서, 레이저조사부(10)로부터 반사경(20) 사이의 간격(L)이 가변되어 반사경(20)에서 반사되는 레이저의 초점 거리(R)를 가변시킬 수 있게 된다. When the
예를 들어, 부품 표면에서 돌출된 부분의 경우 표면과 반사경(20) 사이의 간격(L)이 줄어든 만큼 반사경(20)으로부터 돌출된 표면으로 조사되는 레이저의 초점 거리(R)도 짧아져야 한다. 이에, 상기 수직구동부(42)의 구동에 따라 가이드바(40)가 아래로 이동하게 되면 레이저조사부(10)와 반사경(20) 사이의 간격(L)이 늘어나면서 초점 거리(R)를 짧게 조절할 수 있게 된다. For example, in the case of a portion protruding from the component surface, the focal length R of the laser irradiated to the surface protruding from the
여기서, 가이드바(40)를 상부로 이동시키면 반사경(20)의 위치가 이동되므로 초점(P)의 위치가 달라지게 되나, 이 경우, 상부지지대(34) 자체를 하부로 이동시킴으로써, 반사경(20)과 레이저조사부(10) 사이의 간격을 가변시킨 상태로 반사경(20)의 위치를 이동 전 위치로 옮겨 초점(P) 위치가 달라지는 것을 방지할 수 있다.When the
이와 같이, 반사경(20)으로부터 반사되는 레이저의 초점 거리를 짧게 또는 길게 가변시켜 부품 표면의 요철 형태에 따라 정확히 오염물질에 초점(P)을 맞춰 레이저를 조사할 수 있게 된다.As described above, the focal distance of the laser reflected from the
또한, 반사경(20)의 각도를 조절함으로써, 반사경(20)에서 반사되는 레이저의 조사 각도를 가변시킬 수 있게 된다.Further, by adjusting the angle of the reflecting
반사경(20)의 각도가 달라지게 되면 반사경(20)에더 조사되는 레이저의 조사각도가 달라지고 최종적으로 레이저의 초점 위치를 가변시킬 수 있게 된다.When the angle of the
이에, 상하구동부(52)가 구동되면 가이드바(40)를 따라 링부재(50)가 상하로 이동되어, 링부재(50)에 힌지결합되어 있는 반사경(20)이 움직이게 된다. 상기 반사경(20)은 링크부재(54)를 매개로 가이드바(40)에 회동가능하게 결합되어 있어서, 링부재(50)의 이동에 따라 상부쪽이 당겨지거나 아래로 밀리면서 힌지축을 중심으로 회동하게 된다. 따라서, 링부재(50)의 상하 움직임에 따라 반사경(20)의 각도가 미세하게 변하게 된다.When the up and down driving
반사경(20)의 각도가 변하게 되면 레이저조사부(10)에서 조사되는 레이저가 반사경(20)에 의해 반사되어 최종적으로 부품(100) 표면에 맺혀지는 초점(P)의 위치가 달라지게 된다. 이에, 원하는 부분에 정확히 레이저 초점(P)을 이동시켜 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.When the angle of the
예를 들어, 부품(100)의 수직면에서 직각으로 파인 요부 모서리의 경우 반사경(20)에서 수평방향으로 레이저를 반사시키게 되면 모서리에 정확히 초점(P)을 맞출 수 없다. 이에, 상기 반사경(20)의 각도를 조절하여 주게 되면 레이저의 반사 각도가 변하면서 레이저 조사 각도가 수평에서 위쪽이나 아래쪽으로 가변된다. 레이저 조사 각도가 가변되면서 초점(P) 위치 역시 레이저 조사 각도를 따라 이동된다. For example, in the case of a recessed corner that is perpendicular to the vertical plane of the
이와 같이, 초점(P) 위치를 이동시킴으로써, 부품에 형성된 요부 모서리에 정확히 레이저 초점(P)을 맞춰 오염물질을 제거할 수 있게 된다. By moving the focus P position in this manner, it is possible to remove the contaminants by aligning the laser focus P accurately with the corners formed on the component.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.
10 : 레이저조사부 20 : 반사경
30 : 테이블 32 : 회전부
34 : 상부지지대 36 : 승하강부
40 : 가이드바 42 : 수직구동부
50 : 링부재 52 : 상하구동부
54 : 링크부재10: laser irradiation part 20: reflector
30: Table 32:
34: upper support frame 36:
40: Guide bar 42: Vertical drive
50: ring member 52:
54: Link member
Claims (12)
오염물질이 묻은 부품의 요철형 표면에 국부적으로 피코초 이하의 초단 펄스를 가지는 레이저를 조사하여 부품 표면에 초단 펄스의 피크 에너지를 가해 오염물질을 세정하는 레이저조사부와, 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 조사 영역을 부품의 표면을 따라 이동시키기 위한 이동부, 및 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저를 요철형 부품 표면으로 반사시키는 반사경을 포함하는 요철형 부품의 세정 장치.An irregular part cleaning apparatus for removing a contaminant containing a metal or a metal reaction product formed on a component having a concavo-convex surface of a metal deposition process apparatus,
A laser irradiating section for irradiating a laser having an ultrasound pulse locally with a picosecond pulse or less to a concavo-convex surface of a contaminant-impregnated component to apply a peak energy of an ultrasonic pulse to the surface of the component to clean the contaminant; And a reflecting mirror for reflecting the laser beam irradiated from the laser irradiating unit to the surface of the concavo-convex part.
상기 레이저조사부는 고체레이저, 액체레이저, 기체레이저 또는 반도체레이저를 모드잠금(mode-locking)하고 큐스위칭(Q-switching)하여 펄스 폭을 줄이고 출력을 높여 피코초 이하의 초단 펄스를 갖는 레이저를 생성하는 구조의 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 1,
The laser irradiating unit generates a laser having a short pulse of less than a picosecond by reducing the pulse width by mode-locking and Q-switching a solid laser, a liquid laser, a gas laser or a semiconductor laser A cleaning unit for cleaning the concavo-convex part.
상기 레이저는 팸토초 또는 아토초 펄스의 레이저인 요철형 부품의 세정 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the laser is a laser of a Pomokcho or Atoscho pulse.
상기 레이저의 피크 에너지는 0.1 ~ 125μJ인 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 1,
And the peak energy of the laser is 0.1 to 125 占..
상기 소재에 대한 레이저 조사 각도는 30 ~ 90도 인 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the laser irradiation angle of the material is 30 to 90 degrees.
상기 이동부는 부품이 놓여지는 테이블과, 상기 테이블을 회전시키기 위한 회전부, 상기 테이블 상부에 배치되고 상기 레이저조사부가 설치된 상부지지대, 및 상기 상부지지대를 테이블에 대해 승하강 시키기 위한 승하강부를 포함하는 요철형 부품의 세정 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the moving unit comprises a table on which the component is placed, a rotating part for rotating the table, an upper support provided on the table and provided with the laser irradiation part, and a lifting and lowering part for lifting and lowering the upper support against the table Cleaning device for mold parts.
상기 세정장치는 부품의 요철형 표면에 맞춰 상기 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 초점 위치를 조절하는 조절부를 더 포함하는 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 6,
Wherein the cleaning device further comprises an adjuster for adjusting a focal position of the laser irradiated by the laser irradiator in conformity with the irregular surface of the component.
상기 조절부는 상기 레이저조사부와 반사경 사이 간격을 이격시켜 초점 거리를 가변시키는 초점거리 이동부와, 상기 반사경의 각도를 조절하여 레이저조사부에서 조사되는 레이저의 반사각도를 가변시키는 각도조절부를 포함하는 요철형 부품의 세정 장치.8. The method of claim 7,
The adjusting unit may include a focal distance shifting unit for changing a focal distance by changing a distance between the laser irradiating unit and the reflecting mirror, and an angle adjusting unit for varying a reflecting angle of the laser beam irradiated from the laser irradiating unit by adjusting the angle of the reflecting mirror. Parts cleaning device.
상기 초점거리 이동부는 레이저조사부가 설치되는 상부지지대에 상하로 이동가능하게 설치되고 선단에는 반사경이 설치되는 가이드바와, 상기 가이드바를 상하로 이동시키기 위한 수직구동부를 포함하는 요철형 부품의 세정 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the focal length moving part includes a guide bar which is vertically movable on an upper support frame on which a laser irradiation part is installed and on which a reflector is installed, and a vertical drive part for moving the guide bar up and down.
상기 각도조절부는 상기 가이드바에 끼워져 가이드바를 따라 슬라이딩가능하게 설치되는 링부재와, 상기 가이드바에 설치되고 상기 링부재와 연결되어 링부재를 상하로 이동시키기 위한 상하구동부를 포함하고, 상기 반사경은 링부재에 회동가능하게 힌지결합되고, 가이드바 선단에 링크부재를 매개로 회동가능하게 힌지결합된 구조의 요철형 부품의 세정 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the angle adjusting portion includes a ring member fitted to the guide bar and slidably installed along the guide bar, and a vertical driving portion installed on the guide bar and connected to the ring member to move the ring member up and down, And is rotatably hinged to the tip end of the guide bar via a link member.
상기 반사경은 반사면이 안으로 오목한 구조의 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 6,
Wherein the reflecting mirror is concave in the reflective surface.
상기 반사경은 반사면이 외부로 볼록한 구조의 요철형 부품의 세정 장치.The method according to claim 6,
Wherein the reflecting mirror has a reflective surface convex to the outside.
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CN115090619A (en) * | 2022-07-21 | 2022-09-23 | 核工业理化工程研究院 | Laser cleaning head with steerable light beam, workpiece inner wall cleaning device and cleaning method thereof |
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KR20060126267A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-07 | 주식회사 아이엠티 | Dry cleaning system using a laser |
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2015
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