KR20230083230A - 초음파수 분사 장치 - Google Patents

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샤오밍 치우
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 초음파 진동판의 오목한 구면에 공기가 고이는 것을 억제하는 것을 과제로 한다.
초음파수 분사 장치의 링 공급구로부터 제2 실 내에 분사되는 세정수는, 초음파 진동판의 오목한 구면을 따라, 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흘러 제2 실에 공급된다. 따라서, 아래로 향하는 오목한 구면에 공기가 고인 경우에도, 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흐르는 세정수의 수류에 의해, 이 공기를 오목한 구면으로부터 제거하여, 세정수와 함께 분사구로부터 배출할 수 있다. 따라서, 초음파 진동판의 오목한 구면에 공기가 고이는 것을 억제할 수 있다.

Description

초음파수 분사 장치{ULTRASONIC WATER INJECTOR}
본 발명은 초음파수 분사 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 피세정물을 세정하는 초음파수 분사 장치는, 하부에 분사구를 갖고 일시적으로 물을 저류하는 물저류부와, 상기 분사구에 대향하여 배치되고, 물저류부에 저류된 물에 초음파 진동을 전파시키는 오목한 구면을 갖는 돔형상의 초음파 진동판을 구비하고 있다. 물저류부의 물에 상기 오목한 구면으로부터 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 생성된 초음파수를 분사구로부터 분사하여, 피세정물의 표면을 세정하고 있다.
특허문헌 1 : 일본특허공개 제2020-000995호 공보 특허문헌 2 : 일본특허공개 제2020-044460호 공보
초음파수 분사 장치는 테이블의 상측에 배치되어 있고, 초음파수 분사 장치로부터 테이블에 유지된 피세정물을 향해 초음파수가 분사된다. 이 경우, 돔형상의 초음파 진동판에서는, 분사구에 대향 배치되어 있는 오목한 구면이 아래를 향하고 있다. 이 때문에, 오목한 구면에 공기가 고이는 경우가 있다.
이 공기는 초음파 진동을 흡수하기 때문에, 물저류부에 일시적으로 저류된 물에 초음파 진동을 전달하는 것이 어려워지는 경우가 있다. 그 때문에, 분사구로부터 분사된 물에 초음파 진동이 전파되지 않고, 세정력이 저하되는 경우가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 초음파 진동판의 오목한 구면에 공기가 고이는 것을 억제함으로써, 초음파 진동이 충분히 전파된 초음파수를 분사구로부터 분사시킬 수 있는 초음파수 분사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 초음파 진동을 전파시킨 초음파수를 분사하는 초음파수 분사 장치로서, 물공급원으로부터 공급된 물을 일시적으로 저류하는 통형의 물저류부와, 상기 물저류부의 하부로부터 상기 물을 분사하는 분사구와, 상기 물저류부의 상부에 배치되고, 상기 분사구에 대향하고, 하측이 오목한 구면이 되는 돔형상의 초음파 진동판과, 상기 초음파 진동판의 외주로부터 중심을 향해 상기 오목한 구면을 따라 상기 물저류부에 물을 공급하는 공급구를 갖는 물공급부를 구비하고, 상기 분사구로부터 나오는 물의 양보다 많은 양의 물을 상기 공급구로부터 상기 물저류부에 공급하고, 상기 물은, 상기 오목한 구면을 따라 상기 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흘러 상기 물저류부에 저류되며, 상기 물에 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 얻어지는 초음파수를 상기 분사구로부터 분사하는 초음파수 분사 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 공급구는, 상기 물저류부에 링형상으로 개구된 링 공급구이며, 상기 링 공급구로부터 상기 물저류부에 공급되는 물은, 상기 오목한 구면을 따라 상기 오목한 구면의 외주 전체 둘레로부터 중심을 향해 흘러 상기 물저류부에 저류된다. 또한, 상기 오목한 구면의 중심으로부터 상기 분사구를 향해 상기 물을 흘러내리게 하고, 상기 물에 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 얻어지는 초음파수를 상기 분사구로부터 분사한다.
본 초음파수 분사 장치에서는, 물공급부의 공급구로부터 물저류부 내에 공급되는 물은, 초음파 진동판의 오목한 구면을 따라, 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흐른다. 따라서, 아래로 향하는 오목한 구면에 공기가 고인 경우에도, 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흐르는 물에 의해, 이 공기를 오목한 구면으로부터 제거하여, 물과 함께 분사구로부터 배출할 수 있다.
이와 같이, 본 초음파수 분사 장치에서는, 초음파 진동판의 오목한 구면에 공기가 고이는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 오목한 구면에 의해, 물저류부에 저류된 물에 양호하게 초음파 진동을 전달할 수 있다. 따라서, 초음파 진동이 충분히 전파된 초음파수를 분사구로부터 분사하는 것이 가능하다.
도 1은 초음파수 분사 장치를 구비하는 스피너 세정 기구를 도시하는 일부 단면 측면도이다.
도 2는 초음파수 분사 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 오목한 구면 및 그 근방을 상측으로부터 도시하는 평면도이다.
도 4는 초음파수 분사 장치의 다른 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5는 오목한 구면 및 그 근방을 상측으로부터 도시하는 평면도이다.
도 6은 오목한 구면 및 그 근방을 상측으로부터 도시하는 평면도이다.
도 1에 도시하는 스피너 세정 기구(1)는, 피세정물인 웨이퍼(100)를 유지하는 스피너 테이블(10)과, 스피너 테이블(10)로 유지된 웨이퍼(100)에 세정수를 분사하는 초음파수 분사 장치(20)와, 스피너 세정 기구(1)의 동작을 제어하는 컨트롤러(7)를 구비하고 있다.
웨이퍼(100)는, 예를 들면 원형의 반도체 웨이퍼이며, 도 1에서 상측을 향하고 있는 상면(101)이 피세정면이 된다. 도 1에서 하측을 향하고 있는 웨이퍼(100)의 하면(102)은, 예를 들면 도시하지 않은 보호 테이프가 접착되어 보호되어 있다.
스피너 테이블(10)은, 다공질 부재(11)와, 다공질 부재(11)를 지지하는 프레임체(13)를 구비하고 있다. 다공질 부재(11)는, 도시하지 않은 흡인원에 연통되는 것에 의해, 그 상면인 유지면(12)에 의해 웨이퍼(100)를 흡인 유지할 수 있다. 스피너 테이블(10)은, 그 하측에 배치된 스피너 테이블 회전 기구(14)에 의해, 수평면 내에서 화살표 401에 의해 나타낸 바와 같이 회전 가능하게 되어 있다.
초음파수 분사 장치(20)는, 고주파 전원(39)에 접속되어 있고, 스피너 테이블(10)의 상측에서 선회 가능한 물공급 파이프(16)의 선단에 부착되어 있다. 물공급 파이프(16)는, 수평 방향으로 연장되어 있고, 물공급원(19)에 접속되어 있다. 물공급원(19)은, 펌프 등을 구비하고, 순수 등의 세정수를 물공급 파이프(16)에 공급하도록 구성되어 있다.
또한, 물공급 파이프(16)의 후단측에는, 선회 모터(17)에 의해 회전 가능한 선회축(18)이 연결되어 있다. 그리고, 물공급 파이프(16)는, 선회축(18)의 상단으로부터, 적어도 스피너 테이블(10)의 중심까지 닿는 길이를 갖고 있다.
따라서, 스피너 세정 기구(1)에서는, 선회 모터(17)에 의한 선회축(18)의 회전(화살표 402)에 따라, 물공급 파이프(16)가 선회되는 것에 의해, 물공급 파이프(16)의 선단에 설치된 초음파수 분사 장치(20)가, 스피너 테이블(10)에 유지되어 있는 웨이퍼(100)의 위를, 그 외주 가장자리로부터 중심까지 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.
초음파수 분사 장치(20)는, 초음파 진동을 전파시킨 초음파수를 분사하는 장치이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 초음파수 분사 장치(20)는, 물공급 파이프(16)를 통해 물공급원(19)으로부터 공급되는 세정수(500)를 일시적으로 저류하는 물저류부인 제2 실(222)을 갖는 케이스(21), 세정수(500)를 분사하는 분사구(241), 케이스(21)의 제2 실(222)의 상부에 배치되어 있는 돔형상의 초음파 진동판(300), 및 케이스(21)의 제2 실(222)에 물을 공급하는 링 공급구(253)를 갖는 물공급부(250)를 구비하고 있다.
케이스(21)는, 통형부(22), 통형부(22)의 하측에 일체적으로 형성되어 있는 원추통형의 노즐부(23), 통형부(22)의 상부를 막는 천정판(24), 및 통형부(22)에 천정판(24)을 고정하기 위한 고정 기구(25)를 구비하고 있다.
케이스(21) 내는, 초음파 진동판(30)에 의해, 상하의 2개의 룸, 즉 초음파 진동판(30)보다 상측의 제1 실(221)과, 초음파 진동판(30)보다 하측의 제2 실(222)로 구획되어 있다. 통형부(22)에서의 제2 실(222)에 대응하는 부위에는 물공급부(250)가 형성되어 있고, 물공급부(250)에는 물공급 파이프(16)를 통해 물공급원(19)이 접속되어 있다. 따라서, 물공급원(19)으로부터 공급되는 세정수(500)는, 케이스(21)의 통형(원추통형)의 물저류부인 제2 실(222) 내에 일시적으로 저류된다.
케이스(21)의 노즐부(23)는, 통형부(22)의 하단에 -Z 방향측으로 돌출되도록 형성되어 있다. 노즐부(23)는, 선단으로 향함에 따라서 서서히 직경이 축소되고 있다. 그리고, 노즐부(23)는, 선단에, 케이스(21)의 제2 실(222) 내에 저류된 세정수(500)를 제2 실(222)의 하부로부터 분사하는 분사구(241)를 구비하고 있다. 또, 케이스(21)의 제2 실(222)은, 이 노즐부(23)의 내부, 및 통형부(22)에서의 초음파 진동판(30)보다 하측의 내부로 구성되어 있다.
초음파 진동판(30)은, 물저류부인 제2 실(222)의 상부에 배치되어, 분사구(241)에 대향하고 있고, 하측이 오목한 구면이 되는 돔형상을 갖고 있다. 그리고, 초음파 진동판(30)은, 고주파 전력을 받아 초음파 진동을 발진하도록 구성되어 있다. 즉, 초음파 진동판(30)은, 케이스(21)의 제2 실(222) 내에 저류된 세정수(500)에 초음파 진동을 전파한다.
초음파 진동판(30)은, 제1 전극판(31) 및 제2 전극판(32)을 구비하고 있다. 제2 전극판(32)은 초음파 진동판(30)의 본체부이다. 제2 전극판(32)은, 상면에서 볼 때 원형의 돔형상을 갖도록 형성되어 있고, 분사구(241)에 대향하는 면인 하면이, 아래로 향하는 오목한 구면(복사면)(33)으로 되어 있다. 그리고, 분사구(241)는, 이 오목한 구면(33)에 대향 배치되어 있다. 오목한 구면(33)은, 초음파 진동판(30)과 분사구(241) 사이에 공급된 세정수(500)를 향해 초음파 진동을 복사한다.
또한, 제2 전극판(32)은, 그 외주부에, 직경 방향으로 외측으로 튀어나온 차양부(34)를 갖고 있다. 이 차양부(34)는, 케이스(21)의 통형부(22)의 내벽에 설치된 베이스부(231)에, 예를 들면 고무판으로 이루어진 제1 탄성 부재(232)를 통해 배치되어 있다. 또한, 차양부(34)는, 통형부(22)의 내벽에 부착되어 있는 고정 부재(233)에 의해, 예를 들면 고무판으로 이루어진 제2 탄성 부재(234)를 통해 상측으로부터 압박되고 있다. 이것에 의해, 차양부(34)가 베이스부(231)와 고정 부재(233) 사이에 끼워지고, 차양부(34)를 포함하는 제2 전극판(32)이 통형부(22)의 내벽에 고정된다.
제1 전극판(31)은, 제2 전극판(32)과 동일한 원형의 돔형상을 갖고 있고, 제2 전극판(32)보다 소직경이다. 제1 전극판(31)은, 그 하면을 제2 전극판(32)의 상면에 밀착시키도록, 제2 전극판(32)에 중첩되어 있다.
제1 전극판(31) 및 제2 전극판(32)은, 예를 들면 세라믹스의 일종인 피에조 소자로 구성된다. 또한, 제1 전극판(31) 및 제2 전극판(32)은, 고주파 전원(39)에 전기적으로 접속되어 있다.
물공급부(250)는, 케이스(21) 내에서의 초음파 진동판(30)과 분사구(241)의 사이인 제2 실(222)에 세정수(500)를 공급하기 위해 이용된다.
물공급부(250)는, 케이스(21)에서의 통형부(22)의 하단에 설치되어 있다. 물공급부(250)는, 통형부(22)의 외벽에 설치되어 있는 접속부(251), 접속부(251)에 연통하고 있는 링 수로(252), 및 링 수로(252)로부터 통형부(22)의 내부의 제2 실(222)로 연장되는, 공급구로서의 링 공급구(253)를 갖고 있다.
접속부(251)에는 물공급 파이프(16)가 접속되어 있다. 접속부(251)는, 물공급원(19)으로부터 물공급 파이프(16)를 통해 유입되는 세정수(500)를 링 수로(252)에 공급한다.
링 수로(252)는 원주형의 관이며, 통형부(22)의 하단의 측벽 내에, 제2 실(222)의 전체 둘레를 둘러싸는 링형상으로 설치되어 있다. 링 수로(252)는, 그 일부가 접속부(251)에 접속되어 있고, 물공급 파이프(16) 및 접속부(251)를 통해, 물공급원(19)으로부터 세정수(500)가 공급되도록 구성되어 있다. 링 수로(252)에 공급된 세정수(500)는, 링 수로(252)의 전체 둘레에 골고루 퍼지고, 링 공급구(253)로부터 제2 실(222)의 내부에 공급된다.
링 공급구(253)는, 물저류부인 제2 실(222)에 링형상으로 개구되어 있다. 구체적으로는, 링 공급구(253)는, 링 수로(252)의 전체 둘레로부터 제2 실(222)을 향해, 통형부(22)의 측벽 내를 비스듬히 상방향으로 연장되도록 형성되어 있는 링형상의 슬릿이며, 제2 실(222) 내에서의 초음파 진동판(30)의 하측으로 개구되어 있다. 링 공급구(253)는, 초음파 진동판(30)의 외주로부터 중심을 향해, 제2 전극판(32)의 오목한 구면(33)을 따라 제2 실(222)에 물을 공급한다.
도 1에 도시한 컨트롤러(7)는, 스피너 세정 기구(1)의 각 부재를 제어하여, 스피너 테이블(10)에 유지되어 있는 웨이퍼(100)에 대한 세정 동작을 실시한다. 이하에, 스피너 세정 기구(1)에 의한 웨이퍼(100)의 세정 동작에 관해 설명한다.
우선, 작업자가, 웨이퍼(100)를 스피너 테이블(10)의 유지면(12) 상에 배치한다. 그 후, 컨트롤러(7)가, 도시하지 않은 흡인원을 작동시켜 유지면(12)에 흡인력을 부여한다. 이것에 의해, 유지면(12)이 웨이퍼(100)를 흡인 유지한다.
그 후, 컨트롤러(7)는, 스피너 테이블 회전 기구(14)를 이용하여, 스피너 테이블(10)을 화살표 401의 방향으로 회전시킨다. 또한, 컨트롤러(7)는, 선회 모터(17)를 이용하여 선회축(18)을 화살표 402에 의해 나타낸 바와 같이 회전시킴으로써, 초음파수 분사 장치(20)를, 스피너 테이블(10)의 외측의 후퇴 위치로부터 웨이퍼(100)의 상측으로 이동시킨다. 이것에 의해, 초음파수 분사 장치(20)의 분사구(241)가 웨이퍼(100)의 상면(101)에 대향한다.
그 후, 컨트롤러(7)는, 물공급원(19)으로부터의 세정수(500)의 송출을 시작한다. 세정수(500)는, 물공급 파이프(16)를 통과하고, 도 2에 도시한 물공급부(250)의 접속부(251)를 통해 링 수로(252)에 공급된다. 링 수로(252)에 공급된 세정수(500)는, 링 수로(252)의 전체 둘레에 골고루 퍼진다. 그리고, 세정수(500)는, 링 공급구(253)로부터 제2 실(222) 내에 공급(분사)된다.
여기서, 링 공급구(253)는, 링 수로(252)의 전체 둘레로부터 제2 실(222)을 향하여 비스듬히 상방향으로 연장되는 링형상의 슬릿이며, 제2 실(222) 내에서의 초음파 진동판(30)의 하측으로 개구되어 있다. 이 때문에, 링 공급구(253)로부터 공급되는 세정수(500)는, 제2 전극판(32)의 오목한 구면(33)을 따라, 오목한 구면(33)의 외주로부터 중심을 향해 흘러 제2 실(222)에 저류된다.
구체적으로는, 도 2 및 오목한 구면(33)을 상측으로부터 도시하는 도 3에 화살표 301에 의해 나타낸 바와 같이, 링 공급구(253)로부터 공급되는 세정수(500)는, 오목한 구면(33)을 따라 오목한 구면(33)의 외주 전체 둘레로부터 중심부(331)를 향해 흘러 제2 실(222)에 공급되어 저류된다. 즉, 오목한 구면(33)의 외주로부터 중심부(331)를 향해 세정수(500)는, 이 중심부(331)로부터 하측으로 흘러 제2 실(222)에 저류되어 간다.
그리고, 제2 실(222) 내에서는, 세정수(500)의 일부는, 도 2에 화살표 302에 의해 나타낸 바와 같이, 제2 실(222) 내에서 소용돌이를 형성하는 한편, 세정수(500)의 다른 일부는, 화살표 303에 의해 나타낸 바와 같이, 오목한 구면(33)의 중심부(331) 및 분사구(241)를 통과하는 제2 실(222)의 중심선(310)을 따라서, 오목한 구면(33)의 중심으로부터 분사구(241)를 향해 아래로 흘러, 분사구(241)로부터 하측을 향해 분사된다.
또, 물공급원(19)으로부터 소정량의 세정수(500)가 계속 공급됨으로써, 제2 실(222) 내에서의 세정수(500)의 양은 소정량으로 유지된다. 본 실시형태에서는, 예를 들면, 컨트롤러(7)는, 분사구(241)로부터 분사되는 세정수(500)보다 많은 양의 세정수(500)를, 링 공급구(253)를 통해 제2 실(222)에 공급한다.
또한 이때, 컨트롤러(7)는, 세정수(500)에 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 얻어지는 초음파수를 분사구(241)로부터 분사한다.
구체적으로는, 컨트롤러(7)는, 고주파 전원(39)을 제어하여, 초음파 진동판(30)의 제1 전극판(31) 및 제2 전극판(32)에 고주파 전력을 공급한다. 즉, 컨트롤러(7)는, 고주파 전원(39)에 의해 소정의 주파수(예를 들면, 1 ㎒~3 ㎒)로 전압 인가의 온오프를 반복함으로써, 제1 전극판(31)에 상하 방향에서의 신축 운동을 발생시킨다. 그리고, 이 신축 운동이 기계적인 초음파 진동이 된다.
제2 전극판(32)은, 제1 전극판(31)의 진동에 공진하는 것에 의해, 분사구(241)측에서 볼 때 완만하게 움푹 팬 요면인 오목한 구면(33)으로부터, 제2 실(222)에 저류된 세정수(500)에 초음파 진동(600)을 전파시킨다. 또한, 오목한 구면(33)으로부터 세정수(500)에 전파되는 초음파 진동(600)은, 분사구(241)를 향해 집중된다.
이 초음파 진동(600)은, 분사구(241)로부터 하측의, 예를 들면 수밀리~수십밀리 정도의 범위 내의 소정 위치에 위치 부여된 웨이퍼(100)의 상면(101)에서 촛점을 맺고, 이 위치에 집중된다. 즉, 초음파 진동(600)의 집속점이, 도 1에 도시한 웨이퍼(100)의 상면(101) 상에 형성된다.
이러한 초음파 진동의 전파에 의해, 초음파 진동(600)을 전파시킨 세정수(500)인 초음파수를, 분사구(241)로부터 웨이퍼(100)의 상면(101)을 향해 분사할 수 있다. 그리고, 이 초음파수에 의해 웨이퍼(100)의 상면(101)이 세정된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 스피너 세정 기구(1)의 초음파수 분사 장치(20)에 있어서, 링 공급구(253)로부터 물저류부인 제2 실(222) 내에 공급되는 세정수(500)는, 도 2에 화살표 301에 의해 나타낸 바와 같이, 오목한 구면(33)을 따라, 오목한 구면(33)의 외주로부터 중심을 향해 흘러, 제2 실(222)에 공급되고 있다.
따라서, 아래로 향하는 오목한 구면(33)의 중심 부근에 공기가 고인 경우에도, 오목한 구면(33)의 외주로부터 중심을 향해 흐르는 세정수(500)의 수류에 의해, 이 공기를 오목한 구면(33)으로부터 제거하여, 세정수(500)와 함께 분사구(241)로부터 배출할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 초음파 진동판(30)의 오목한 구면(33)에 공기가 고이는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 오목한 구면(33)에 의해, 제2 실(222)에 저류된 세정수(500)에 양호하게 초음파 진동을 전달할 수 있기 때문에, 초음파 진동이 충분히 전파된 초음파수를 분사구(241)로부터 분사하는 것이 가능하다. 따라서, 초음파수의 세정력의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 웨이퍼(100)를 초음파수에 의해 양호하게 세정할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 물공급부(250)는, 링 수로(252) 및 링 공급구(253) 대신에, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 원호형 수로(254) 및 원호형 공급구(255)를 구비하고 있어도 좋다.
원호형 수로(254)는, 반원주형의 관이며, 통형부(22)의 하단의 측벽 내에, 제2 실(222)의 반주분을 둘러싸도록 설치되어 있다. 원호형 수로(254)는, 그 일부가 접속부(251)에 접속되어 있고, 물공급 파이프(16) 및 접속부(251)를 통해, 물공급원(19)으로부터 세정수(500)이 공급되도록 구성되어 있다. 원호형 수로(254)에 공급된 세정수(500)는, 원호형 수로(254) 전체에 골고루 퍼져, 원호형 공급구(255)로부터 제2 실(222)의 내부에 공급된다.
원호형 공급구(255)는, 물저류부인 제2 실(222)에 반원주형으로 개구되어 있다. 구체적으로는, 원호형 공급구(255)는, 원호형 수로(254) 전체로부터 제2 실(222)을 향해, 통형부(22)의 측벽 내를 비스듬히 상방향으로 연장되도록 형성되어 있는 원호형의 슬릿이며, 제2 실(222) 내에서의 초음파 진동판(30)의 하측으로 개구되어 있다. 원호형 공급구(255)는, 초음파 진동판(30)의 외주로부터 중심을 향해, 제2 전극판(32)의 오목한 구면(33)을 따라 제2 실(222)에 물을 공급한다.
이 경우, 도 4 및 도 5에 화살표 304에 의해 나타낸 바와 같이, 원호형 공급구(255)로부터 공급되는 세정수(500)는, 오목한 구면(33)을 따라, 오목한 구면(33)의 외주의 절반으로부터 중심부(331)를 향해 흐르고, 제2 실(222)에 공급되어 저류된다. 이 경우, 세정수(500)는, 중심부(331)를 통과하여, 오목한 구면(33)에서의 원호형 공급구(255)로부터 먼 쪽의 단부(332)에 도달하고, 이 단부(332)로부터 하측으로 흘러 제2 실(222)에 저류되어 간다.
그리고, 제2 실(222) 내에서는, 세정수(500)의 일부는, 도 4에 화살표 305에 의해 나타낸 바와 같이, 제2 실(222) 내에서 소용돌이를 형성하는 한편, 세정수(500)의 다른 일부는, 화살표 306에 의해 나타낸 바와 같이, 노즐부(23)의 내벽을 따라, 오목한 구면(33)의 단부(332)로부터 분사구(241)를 향해 흘러 내려, 분사구(241)로부터 하측을 향해 분사된다.
또한, 원호형 수로(254)는, 반원주형보다 짧은 관이어도 좋고, 원호형 공급구(255)도, 물저류부인 제2 실(222)에, 반원주형보다 짧은 길이로 개구되어 있어도 좋다. 이 경우, 도 6에 화살표 307에 의해 나타낸 바와 같이, 원호형 공급구(255)로부터 공급되는 세정수(500)는, 오목한 구면(33)을 따라, 오목한 구면(33)의 일부분으로부터 중심부(331)를 향해 흐르고, 제2 실(222)에 공급되어 저류된다. 이 경우에도, 세정수(500)는, 중심부(331)를 통과하여, 오목한 구면(33)에서의 원호형 공급구(255)로부터 먼 쪽의 단부(332)에 도달하고, 이 단부(332)로부터 하측으로 흘러 제2 실(222)에 저류되어 간다. 또, 원주 방향으로 복수의 작은 구멍을 배치해도 좋다.
그리고, 이 경우에도, 세정수(500)의 일부는, 도 4에 화살표 305에 의해 나타낸 바와 같이, 제2 실(222) 내에서 소용돌이를 형성하는 한편, 세정수(500)의 다른 일부는, 화살표 306에 의해 나타낸 바와 같이, 노즐부(23)의 내벽을 따라, 오목한 구면(33)의 단부(332)로부터 분사구(241)를 향해 흘러내려, 분사구(241)로부터 하측을 향해 분사된다.
도 4~도 6에 도시한 구성에서도, 제2 실(222) 내에 공급되는 세정수(500)는, 오목한 구면(33)을 따라 오목한 구면(33)의 외주로부터 중심을 향해 흐르기 때문에, 오목한 구면(33)에 고인 공기를, 세정수(500)의 수류에 의해 제거하여, 세정수(500)와 함께 분사구(241)로부터 배출할 수 있다. 따라서, 오목한 구면(33)에 공기가 고이는 것을 억제하는 것, 및 오목한 구면(33)에 의해, 제2 실(222)에 저류된 세정수(500)에 양호하게 초음파 진동을 전달하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따른 초음파수 분사 장치(20)를, 스피너 세정 기구(1) 이외의 장치에 적용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 초음파수 분사 장치(20)를, 소위 KABRA 프로세스에 이용할 수도 있다. KABRA 프로세스는, 잉곳의 상면으로부터 레이저를 연속적으로 수직 조사함으로써, 잉곳에 분리층(KABRA층)을 형성하고, 이 KABRA층을 기점으로 잉곳의 일부를 박리하여 웨이퍼화하는 가공 기술이다. 초음파수 분사 장치(20)를 이용하여, KABRA층이 형성된 잉곳에 초음파수를 분사하는 것에 의해, 잉곳의 일부를 용이하게 박리할 수 있다.
또한, 초음파수 분사 장치(20)를 소위 레이저 리프트 오프 가공에 이용할 수도 있다. 레이저 리프트 오프 가공은, 고출력의 레이저를 가공 대상물에 조사하여 가공 대상물의 계면을 가열 및 분해하고, 이 계면을 경계로 하여, 가공 대상물의 일부를 박리하여 웨이퍼화하는 가공 기술이다. 초음파수 분사 장치(20)를 이용하여, 계면이 형성된 가공 대상물에 초음파수를 분사하는 것에 의해, 가공 대상물의 일부를 용이하게 박리할 수 있다.
또, 초음파 진동판(30)(제2 전극판(32))의 오목한 구면(33)은, 대략 구면의 일부가 되는 것과 같은 돔형상으로 형성되어 있어도 좋고, 유발의 내면이 되는 것과 같은 돔형상으로 형성되어 있어도 좋다. 즉, 오목한 구면(33)은, 분사구(241)를 향해 초음파 진동이 집중하도록 구성되어 있으면 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 케이스(21)의 노즐부(23)가, 분사구(241)로 갈수록 직경이 축소되고 있는 원추통형으로 형성되어 있다. 이것에 관하여, 노즐부(23)는, 분사구(241)로 갈수록 직경이 축소되지 않는 원통형상이어도 좋다.
1 : 스피너 세정 기구 7 : 컨트롤러
10 : 스피너 테이블 11 : 다공질 부재
12 : 유지면 13 : 프레임체
14 : 스피너 테이블 회전 기구 16 : 물공급 파이프
17 : 선회 모터 18 : 선회축
19 : 물공급원 20 : 초음파수 분사 장치
21 : 케이스 22 : 통형부
23 : 노즐부 24 : 천정판
25 : 고정 기구 30 : 초음파 진동판
31 : 제1 전극판 32 : 제2 전극판
33 : 오목한 구면 34 : 차양부
39 : 고주파 전원 100 : 웨이퍼
101 : 상면 102 : 하면
221 : 제1 실 222 : 제2 실
231 : 베이스부 232 : 제1 탄성 부재
233 : 고정 부재 234 : 제2 탄성 부재
241 : 분사구 250 : 물공급부
251 : 접속부 252 : 링 수로
253 : 링 공급구 254 : 원호형 수로
255 : 원호형 공급구 300 : 초음파 진동판
331 : 중심부 332 : 단부
600 : 초음파 진동

Claims (2)

  1. 초음파 진동을 전파시킨 초음파수를 분사하는 초음파수 분사 장치로서,
    물공급원으로부터 공급된 물을 일시적으로 저류하는 통형의 물저류부와,
    상기 물저류부의 하부로부터 상기 물을 분사하는 분사구와,
    상기 물저류부의 상부에 배치되고, 상기 분사구에 대향하며, 하측이 오목한 구면이 되는 돔형상의 초음파 진동판과,
    상기 초음파 진동판의 외주로부터 중심을 향해 상기 오목한 구면을 따라 상기 물저류부에 물을 공급하는 공급구를 갖는 물공급부
    를 구비하고,
    상기 분사구로부터 나오는 물의 양보다 많은 양의 물을 상기 공급구로부터 상기 물저류부에 공급하고,
    상기 물은, 상기 오목한 구면을 따라 상기 오목한 구면의 외주로부터 중심을 향해 흘러, 상기 물저류부에 저류되며,
    상기 물에 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 얻어지는 초음파수를 상기 분사구로부터 분사하는 것인 초음파수 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급구는, 상기 물저류부에 링형상으로 개구된 링 공급구이고,
    상기 링 공급구로부터 상기 물저류부에 공급되는 물은, 상기 오목한 구면을 따라 상기 오목한 구면의 외주 전체 둘레로부터 중심을 향해 흘러, 상기 물저류부에 저류되며,
    상기 오목한 구면의 중심으로부터 상기 분사구를 향해 상기 물을 흘러내리게 하고,
    상기 물에 초음파 진동을 전파시키는 것에 의해 얻어지는 초음파수를 상기 분사구로부터 분사하는 것인 초음파수 분사 장치.
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