KR20220004398A - 초음파 세정장치 - Google Patents

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Abstract

초음파 세정장치를 개시한다.
이러한 초음파 세정장치는, 초음파 세정 처리를 위한 세정액이 담겨지는 세정조와, 상기 세정조 측과 대응하는 상태로 배치되며 각기 다른 발진력에 의한 초음파 세정 분위기를 세정액 중에 부여할 수 있도록 형성되는 복수 개의 세정 유닛을 구비한 멀티 세정부, 및 상기 멀티 세정부의 복수 개의 세정 유닛들의 발진 구동을 각각 제어할 수 있도록 형성되는 세정 제어부를 포함한다.

Description

초음파 세정장치{ULTRASONIC CLEANING APPARATUS}
본 발명은 초음파 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에 사용되는 설비나 장치들은 반도체 제조 공정의 특성상 고도의 작동 정밀도와 청결도가 요구된다.
반도체 제조 공정에 사용되는 설비나 장치들은 대부분 금속 재질의 부품들로 구성되며, 작동성 및 기능성을 안정적으로 유지하기 위해서는 구성 부품들의 주기적인 유지보수가 요구된다.
예를 들어, 부품들이 변형 또는 손상된 경우에는 신속하게 교환 처리하고, 오염된 부품들은 주기적인 세정 처리 작업을 통해서 오염물이 제거된 상태로 사용될 수 있도록 유지 보수하는 것이 중요하다.
금속 부품들의 오염을 제거하기 위한 세정 작업은 크게 건식 세정 방식과, 습식 세정 방식이 있으며, 대표적인 습식 세정 방식으로는 세정조 내에 담겨진 세정액 중에 초음파 발진력을 발생하여 이로 인한 캐비테이션 작용으로 피세정물의 오염 부위를 세정 처리하는 초음파 세정 방법이 널리 알려져 있다.
이러한 초음파 세정 작업시 세정 효율성 및 세정 품질을 더욱 향상시키려면, 특히 피세정물의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 분위기를 선택적으로 용이하게 구현할 수 있는 작업 환경이 요구된다.
(특허문헌 0001) 등록특허공보 등록 제10-0487910호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은, 반도체 제조 공정의 설비나 장치를 구성하는 금속 부품들의 초음파 세정 처리시 피세정물의 형태나 오염 상태에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 분위기를 부여하여 만족할 만한 세정 효율성 및 세정 품질을 구현할 수 있는 초음파 세정장치를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,
초음파 세정 처리를 위한 세정액이 담겨지는 세정조;
상기 세정조 측과 대응하는 상태로 배치되며 각기 다른 발진력에 의한 초음파 세정 분위기를 세정액 중에 부여할 수 있도록 형성되는 복수 개의 세정 유닛을 구비한 멀티 세정부;
상기 멀티 세정부의 복수 개의 세정 유닛들의 발진 구동을 각각 제어할 수 있도록 형성되는 세정 제어부;
를 포함하는 초음파 세정장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 초음파 세정 처리되기 위한 피세정물의 형태나 오염 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 분위기를 선택적으로 구현하는 상태로 세정 처리가 이루어질 수 있는 세정 구조를 제공하므로, 이로 인하여 초음파 세정 처리시 작업 효율성 및 세정 품질을 한층 더 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 초음파 세정장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 초음파 세정장치의 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로, 본 발명의 청구범위의 범주는 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 초음파 세정장치의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 내지 도 11은 세부 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면들로서, 도 1 내지 도 7을 참조하면, 일실시 예에 따른 초음파 세정장치는, 세정조(10), 멀티 세정부(20) 및 세정 제어부(30)를 포함하여 이루어진다.
세정조(10), 멀티 세정부(20) 및 세정 제어부(30)는 도 1에서와 같은 일체형의 세정기 본체(M, 이하 "본체"라고 함.) 형태를 이루는 상태로 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시 예에 따른 초음파 세정장치는, 여러 가지의 금속 재질의 피세정물(P) 중에서 반도체 제조 공정에 사용되는 설비나 장치들을 구성하는 금속 부품들의 초음파 세정 처리와 부합하는 세정 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
세정조(10)는 도 1 내지 도 2에서와 같이 내측에 세정액(W)이 담겨지기 위한 세정 공간(12)이 형성된 수조 형태로 이루어진다.
세정 공간(12)은 세정조(10) 내측에서 윗면이 개방된 형태로 이루어지되, 후술하는 멀티 세정부(20)의 작동시 초음파 발진력에 의한 세정 분위기가 세정액(W) 중에 원활하게 형성될 수 있는 공간 구조를 갖도록 형성된다.
세정조(10)는 도 1에서와 같이 본체(M) 측에서 세정 공간(12)의 개방부 측이 위쪽을 향하도록 배치된 상태로 형성될 수 있다.
세정액(W)은 초음파 발진과 연계하여 공동(미세 기포)들을 무수히 발생하고, 이 공동들에 의해 피세정물(P) 표면의 오염 물질들을 떼어내는 상태로 세정 처리되도록 하는 매질 역할이 가능한 용액 중에서 선정하여 사용한다.
세정액(W)은 예를 들어, 순수 물을 사용하거나, 이외에도 물과 일정량의 세정용 케미컬이 혼합된 용액을 사용할 수 있다.
세정조(10)의 재질은 내구성, 내부식성 및 내오염성 등이 우수한 금속 중에서 선정하여 사용할 수 있으며, 이와 부합하는 재질로는 예를 들어, 스테인레스 계열의 금속이 있다.
한편, 멀티 세정부(20)는 세정조(10) 측에 담겨진 세정액(W)을 이용한 초음파 세정과 부합하는 상태로 초음파 발진력의 발생이 가능한 구조를 갖도록 형성된다.
특히, 멀티 세정부(20)는 서로 다른 발진력(발진 세기)을 발생하기 위한 복수 개의 세정 유닛을 구비하여 피세정물(P)의 형태나 오염 상태(부위) 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 분위기가 선택적으로 구현될 수 있는 구조를 갖도록 형성된다.
멀티 세정부(20)는 예를 들어, 도 2 내지 도 3에서와 같이 제1 세정 유닛(u1), 제2 세정 유닛(u2) 및 제3 세정 유닛(u3)으로 구성될 수 있으며, 이 세정 유닛(u1, u2, u3)들은 초음파 세정이 가능하게 발진 작동되는 진동자로 이루어진다.
그리고, 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들은 각각 복수 개가 한 조로 구성되며, 별도의 발진기(B)로부터 통상의 방법으로 고주파 출력을 인가받아서 발진 구동되도록 세팅된다.
멀티 세정부(20)는 도 1 내지 도 2에서와 같이 세정조(10)의 바닥면 측과 대응하는 상태로 본체(M) 내측에 배치 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들은 도 3에서와 같이 세정조(10) 내부 바닥면 측에 노출 타입으로 복수 개가 서로 이격 설치되되, 각각의 해당 유닛 영역이 세정조(10) 바닥면 측에 균일하게 분포될 수 있는 배열 상태를 이루도록 세팅되는 것이 바람직하다.
그리고, 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들은 각기 다른 초음파 발진력을 발생하고, 이로 인하여 세정조(10) 내의 세정액(W) 중에 각기 다른 초음파 세정력(분위기)을 구현할 수 있는 상태로 작동되도록 세팅된다.
예를 들어, 3개의 유닛 중에서 제1 세정 유닛(u1)은 상대적으로 가장 낮은 출력 주파수 범위(예: 25Hz~40Hz) 내에서 발진 작동되고, 제2 세정 유닛(u2)은 제1 세정 유닛(u1)보다 큰 출력 주파수 범위(예: 40Hz~55Hz) 내에서 발진 작동되며, 제3 세정 유닛(u3)은 상대적으로 가장 큰 출력 주파수 범위(예: 55Hz~70Hz) 내에서 발진 작동되도록 형성될 수 있다.
이와 같이 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들이 서로 다른 출력 주파수 범위 내에서 발진력을 발생하도록 형성되면, 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 처리 옵션을 세정조(10) 측에 부여할 수 있다.
특히, 초음파 세정 처리방식은, 주파수(Hz) 출력에 의한 초음파 발진력의 차이에 따라 세정조(10) 내의 세정 처리 분위기가 변화될 수 있는 특성을 갖는다.
예를 들어, 주파수 출력이 높을수록 세정액(W) 내의 캐비테이션 강도 및 피세정물(P)의 데미지는 점차 낮아지는 반면, 캐비테이션 밀도는 높아지므로, 이로 인하여 세정 침투력 향상 및 정밀 세척에 부합하는 세정 분위기를 구현할 수 있다.
그러므로, 멀티 세정부(20)는 이와 같은 초음파 세정 처리 특성을 이용하여 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 처리 옵션이 부여될 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
다음으로, 세정 제어부(30)는 멀티 세정부(20)의 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들의 작동을 제어하는 방식으로 세정조(10) 내의 초음파 세정 처리 옵션을 실행할 수 있는 구조를 제공할 수 있도록 형성된다.
세정 제어부(30)는 도 1 내지 도 2에서와 같이 컨트롤러(32)로 구성되며, 이 컨트롤러(32)는 예를 들어, 수동 또는 자동으로 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들의 선택적인 온,오프 제어는 물론이거니와, 작동 주기 및 시간의 조절 및 설정이 가능하고, 설정 상태로 작동되도록 조작 제어가 가능하게 형성된다.
세정 제어부(30)는 도 1에서와 같이 본체(M) 측에서 세정조(10) 위쪽에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 작동 정보가 표시되기 위한 디스플레이장치(34) 및 제어 설정 세팅 등을 위한 조작 패널(36)이 컨트롤러(32) 측과 전기적으로 연결된 상태로 형성될 수 있다.
이러한 멀티 세정부(20) 및 세정 제어부(30)는 세정조(10) 측에 담겨지는 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 처리 옵션으로 세정 처리되도록 할 수 있다.
예를 들어, 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 도 4에서와 같이 세정조(10) 측에서 출력 주파수가 가장 낮게 세팅된 제1 세정 유닛(u1)들만 작동되도록 하거나, 도 5에서와 같이 출력 주파수가 중간 정도인 제2 세정 유닛(u2)들, 또는 도 6에서와 같이 출력 주파수가 가장 큰 제3 세정 유닛(u3)들만 각각 작동되는 세정 처리 옵션을 통해서 초음파 세정 처리가 이루어지도록 할 수 있다.
그리고, 도 7에서와 같이 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들이 일정 주기를 가지며 동시 또는 순차적으로 개별 발진 작동되는 상태로 초음파 세정 처리되도록 할 수도 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 초음파 세정장치는, 멀티 세정부(20) 측과 대응하는 세정 유도부(40)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
세정 유도부(40)는 세정조(10) 내에 배치되는 멀티 세정부(20)의 복수 개의 세정 유닛(u1, u2, u3)들의 자세를 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 상태로 전환 유도할 수 있는 구조를 갖도록 형성된다.
세정 유도부(40)는 도 8에서와 같이 세정조(10) 내측에 배치되며 세정 유닛(u1, u2, u3)들이 설치되기 위한 유도판(42)과, 이 유도판(42)의 자세 전환 움직임을 유도하기 위한 유도구(44)를 구비하여 이루어진다.
유도판(42)은 도 8에서와 같이 복수 개가 한 조로 구성되며, 서로 평면을 이루도록 이격 배열되는 상태로 세정조(10)의 세정 공간(12) 바닥면 측에 수평하게 배치될 수 있다.
유도판(42)들은 대략 직사각형 모양의 둘레부를 가지며 재질은 초음파 세정 분위기에 안정적인 내구성 및 내부식성이 확보될 수 있는 재질 중에서 선정하여 사용할 수 있다.
유도판(42)들은 도 8에서와 같이 세정조(10) 내측에 형성된 두 군데 지점의 걸림턱(C) 측에 대향하는 둘레부 하부 측이 지지되면서 서로 평면을 이루도록 받쳐진 상태로 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 유도판(42)들 중에서 양쪽 단부 측에 배치되는 유도판(42)들은 걸림턱(C) 측에 통상의 방법으로 고정되는 것이 바람직하다.
그리고, 유도판(42)들은 세정조(10) 내측에서 서로 평면을 이루는 상태로 수평하게 배치되되, 도 8에서와 같이 서로 인접한 유도판(42)들 사이사이가 연결부재(46)들로 연결된 형태를 이루도록 형성된다.
연결부재(46)는 인접한 유도판(42)들 사이사이를 연결함과 아울러, 유도판(42)들의 연결 각도 전환이 가능하게 연결하는 구조를 갖도록 세팅된다.
연결부재(46)는 줄이나 끈 형태로 이루어지며, 더욱 바람직하게는 플렉서블하면서 길이 방향으로 신축성을 가지며, 초음파 세정 분위기에 안정적인 내구성 및 내부식성이 확보될 수 있는 재질의 줄이나 끈 중에서 선정하여 사용할 수 있다.
유도구(44)는 도 9에서와 같이 유도판(42)의 저면 측을 밀 수 있는 상태로 세정조(10) 내측에 세워진 상태로 배치된다.
유도구(44)는 세정조(10)의 바닥면 측에서 유도판(42)들의 연결 구간을 따라 복수 개가 서로 간격을 띄우고 세정조(10)의 바닥면 측을 관통하여 세워진 상태로 세팅될 수 있다.
유도구(44)들은 도 9에서와 같이 구동원(D)으로부터 동력을 전달받아서 상,하 방향으로 푸싱 동작이 가능하게 작동되도록 형성된다.
구동원(D)은 예를 들어, 실린더가 사용될 수 있으며, 세정조(10) 바닥면 아래쪽에서 유도구(44)의 길이방향 하측 단부 측을 피스톤 로드로 밀거나 당길 수 있는 상태로 연결 세팅될 수 있다.
이러한 세정 유도부(40)는 세정조(10) 내에서 피세정물(P)을 초음파 세정 처리할 때, 피세정물(P)의 형태에 따라 이와 부합하는 자세를 갖도록 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들의 자세 전환 동작을 유도할 수 있다.
예를 들어, 세정조(10) 측에 담겨지는 피세정물(P)이 도 10에서와 같이 외부면 중에서 하부면 측이 오목한 곡면을 이루는 형태일 때에는, 유도구(44)의 푸싱 동작에 의해 유도판(42)들이 피세정물(P)의 하부면 형태와 대응하는 오목한 곡면의 연결 형태를 이루도록 할 수 있다.
그러면, 유도판(42)들 측에 설치된 제1 내지 제3 세정 유닛(u1, u2, u3)들이 피세정물(P)의 하부 곡면과 대응하는 상태로 높낮이 위치 및 발진 자세가 조절될 수 있다.
이와 같은 자세 전환 상태로 초음파 세정을 진행함으로서, 피세정물(P) 하부의 오목한 곡면 전체 표면이 더욱 균일하게 초음파 세정 처리될 수 있다.
그리고, 이외에도 예를 들어, 도 11에서와 같이 세정조(10) 측에 담겨지는 피세정물(P)의 외부면 중에서 하부면 측이 볼록한 곡면을 이루는 형태일 때에는, 유도구(44)들의 푸싱 동작에 의해 유도판(42)들이 피세정물(P)의 하부면 형태와 대응하는 볼록한 곡면의 연결 형태를 이루도록 할 수 있다.
이와 같은 자세 전환 상태로 초음파 세정을 진행함으로서, 피세정물(P) 하부의 볼록한 곡면 전체 표면이 더욱 균일하게 초음파 세정 처리되도록 할 수 있다.
그러므로, 세정 유도부(40)는 세정조(10) 측에 담겨진 상태로 세정 처리되는 피세정물(P)의 형태에 따라 이와 부합하는 자세를 이루도록 제1 내지 제3 세정유닛(u1, u2, u3)의 자세 전환을 유도할 수 있는 구조를 제공함으로서, 세정 작업 효율성 및 세정 품질이 한층 더 향상되도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 반도체 제조 공정의 설비나 장치들을 구성하는 각종 금속 부품들의 유지 보수(오염 제거)를 위한 세정 작업을 초음파 세정 방식으로 간편하게 진행할 수 있다.
특히, 본 발명은 피세정물(P)의 형태나 오염 부위 상태 등에 따라 이와 부합하는 초음파 세정 처리 옵션을 통해서 세정 처리가 이루어질 수 있는 구조를 제공하므로, 피세정물(P)의 세정 처리시 한층 더 만족할 만한 세정 처리 효율성 및 세정 품질이 확보되도록 할 수 있다.
10: 세정조 20: 멀티 세정부
30: 세정 제어부 40: 세정 유도부
P: 피세정물 W: 세정액

Claims (8)

  1. 초음파 세정 처리를 위한 세정액이 담겨지는 세정조;
    상기 세정조 측과 대응하는 상태로 배치되며 각기 다른 발진력에 의한 초음파 세정 분위기를 세정액 중에 부여할 수 있도록 형성되는 복수 개의 세정 유닛을 구비한 멀티 세정부;
    상기 멀티 세정부의 복수 개의 세정 유닛들의 발진 구동을 각각 제어할 수 있도록 형성되는 세정 제어부;
    를 포함하는 초음파 세정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세정조는,
    윗면이 개방된 세정 공간을 구비하고, 이 세정 공간 측에 초음파 세정 처리를 위한 세정액이 담겨지는 초음파 세정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 멀티 세정부는,
    상기 세정조의 내부 바닥면 측에 상기 세정 유닛들이 서로 간격을 띄우고 배치되며, 이 세정 유닛들은 두 가지 이상의 각기 다른 초음파 발진력의 발생이 가능하게 세팅되는 초음파 세정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 세정장치는,
    상기 멀티 세정부 측과 대응하는 세정 유도부를 더 포함하며,
    상기 세정 유도부는,
    상기 세정조 내측에 배치되며 상기 세정 유닛들이 설치되기 위한 복수 개의 유도판들과, 상기 유도판들의 자세 전환 움직임을 유도하기 위한 유도구를 구비하여 이루어지는 초음파 세정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 유도판들은,
    서로 평면을 이루는 이격 배열 상태로 상기 세정조의 내부 바닥면 측에 수평하게 배치되는 초음파 세정장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유도판들은,
    연결부재들에 의해 연결 각도 전환이 가능하게 연결된 상태로 이격 배열되는 초음파 세정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연결부재들은,
    줄 또는 끈 형태로 이루어지는 초음파 세정장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 유도구는,
    구동원으로부터 동력을 전달받아서 상기 세정조 내측에서 상,하 방향으로 움직이는 상태로 상기 유도판들의 자세 전환 유도가 가능하게 푸싱 동작되도록 세팅되는 초음파 세정장치.
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