(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-05
(54)【発明の名称】超音波洗浄装置
(51)【国際特許分類】
B08B 7/02 20060101AFI20230928BHJP
B06B 1/20 20060101ALI20230928BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
B08B7/02
B06B1/20
H01L21/304 643B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023517389
(86)(22)【出願日】2021-09-16
(85)【翻訳文提出日】2023-03-24
(86)【国際出願番号】 KR2021012743
(87)【国際公開番号】W WO2022060143
(87)【国際公開日】2022-03-24
(31)【優先権主張番号】10-2020-0120526
(32)【優先日】2020-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518062668
【氏名又は名称】ミーレ カンパニー インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】ゾ、ソンチョル
【テーマコード（参考）】
3B116
5D107
5F157
【Ｆターム（参考）】
3B116AA02
3B116BC05
5D107BB11
5D107EE04
5F157AA02
5F157AA09
5F157AA73
5F157AB33
5F157AB94
5F157BB32
5F157BB33
5F157BB52
5F157BB73
(57)【要約】
本発明は、複雑で多様な形状のパターンを有する被加工物も容易に洗浄することができる超音波洗浄装置に関する。本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、被加工物を指向するように配置された噴射口を備えた本体、前記本体の一側に配置され、流体が供給される第１チャンバ、前記本体の他側に配置され、外部空気を吸入する第２チャンバ及び前記第１チャンバ内に配置され、前記第１チャンバに供給された流体が定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）を生成する空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）を含む、超音波発生器を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物を指向するように配置された噴射口を備えた本体、前記本体の一側に配置され、流体が供給される第１チャンバ、
前記本体の他側に配置され、外部空気を吸入する第２チャンバ、及び、
前記第１チャンバ内に配置され、前記第１チャンバに供給された流体によって定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）が生成される空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）を含む超音波発生器を含む、超音波洗浄装置。
【請求項2】
前記超音波発生器は、供給された流体を第１経路と第２経路に分岐させ、
前記第１経路に沿って流れる流体が流入する第１空洞共振、及び、
前記第２経路に沿って流れる流体が流入する第２空洞共振を含む、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項3】
前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは、周波数が同様である、請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項4】
前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは補強干渉を起こし、前記噴射口は、前記本体の底面に配置され、前記補強干渉された超音波を前記被加工物に噴射する、請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項5】
前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは、周波数が異なる、請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項6】
前記噴射口は、前記本体の底面に２つ配置され、前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とをそれぞれ前記被加工物に噴射する、請求項２に記載の超音波洗浄装置。
【請求項7】
前記超音波発生器は、前記第１チャンバに沿って流れる流体の流動断面積より小さい流動断面積を有する微細スリットを含み、
前記空洞共振は、
前記微細スリットに接続され、前記微細スリットを通過した流体が定常圧力波を生成するようにする、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【請求項8】
前記超音波発生器は、第１ブロック、及び、
前記第１ブロックに離隔して配置され、前記第１ブロックとの間に前記微細スリットが配置される第２ブロックを含み、
前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうちの少なくとも一方は一方向に移動して、前記微細スリットの間隔を調整可能である、請求項７に記載の超音波洗浄装置。
【請求項9】
前記超音波発生器は、前記第２ブロックとの間に前記空洞共振が配置され、一方向に移動して前記空洞共振の長さを調整可能な第３ブロックを含む、請求項８に記載の超音波洗浄装置。
【請求項10】
前記超音波発生器は、前記空洞共振を区画し、前記噴射口に向かって先細り形状またはフィルム状の第４ブロックを含む、請求項１に記載の超音波洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は超音波洗浄装置に関するもので、より詳細には超音波を用いて被加工物を洗浄する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ディスプレイや半導体産業で高集積化された製品を加工するために、レーザ加工などの微細加工が必須に行われている。レーザ加工は微小なサイズの製品も精密に加工できる利点があるが、加工過程で微粒子が発生する問題点がある。また、高集積化された製品は複雑なパターンを有するために発生した微粒子を除去することは容易ではない実情である。
【0003】
従来技術として、このような微粒子を除去するために超音波を用いた乾式洗浄装置が用いられている。しかしながら、従来の超音波洗浄装置は、周波数範囲が過度に広く振幅が低く、比較的大きいサイズの微粒子のみを除去することができ、小さいサイズの微粒子はまともに除去することができない。また、被加工物の表面に凹凸状パターンがある場合、微粒子をまともに除去できないという問題点がある。
【0004】
上述した背景技術は、発明者が本発明の導出のために保持していたか、本発明の導出過程で習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術とは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上述した問題点を解決するためのものであり、空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）を含む流体媒体の超音波洗浄装置を用いて、所望の振幅及び周波数の超音波を発生させ、被加工物の微粒子を容易に除去することができる超音波洗浄装置を提供することを目的とする。
【0006】
ただし、このような課題は例示的なものであり、本発明の解決しようとする課題はこれに限定されない。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、被加工物を指向するように配置された噴射口を備えた本体、前記本体の一側に配置され、流体が供給される第１チャンバ、前記本体の他側に配置され、外部空気を吸入する第２チャンバ及び前記第１チャンバ内に配置され、前記第１チャンバに供給された流体によって定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）が生成される空洞共振を（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）含む、超音波発生器を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、被加工物及び／または被加工物上の汚染物質を考慮して所望の周波数及び／または振幅を有する超音波を発生させることができる。特に発生する超音波の周波数幅を狭くし、振幅を大きくすることができ、空気の粘性抵抗によって形成された境界層以下の微粒子を強く振動させることができる。
【0009】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、超音波発生器を用いて周波数及び／または振幅を可変し、様々な被加工物を容易に洗浄することができる。
【0010】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、超音波発生器で発生する超音波を補強干渉させて被加工物をより確実に洗浄することができる。
【0011】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、超音波発生器で発生する異なる周波数の超音波を用いて被加工物をより確実に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態による超音波洗浄装置を示す図である。
【図5】本発明の他の実施形態による超音波洗浄装置を示す図である。
【図6】本発明の他の実施形態による超音波洗浄装置を示す図である。
【図8】被加工物の一例を示す図である。
【図9A】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【図9B】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【図10A】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【図10B】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【図11A】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【図11B】比較例と発明例による被加工物の洗浄状態を示す図である。
【発明を実施するための最善の形態】
【0013】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置は、被加工物を指向するように配置された噴射口を備えた本体、前記本体の一側に配置され、流体が供給される第１チャンバ、前記本体の他側に配置され、外部空気を吸入する第２チャンバ及び前記第１チャンバ内に配置され、前記第１チャンバに供給された流体によって定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）が生成される空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）を含む、超音波発生器を含む。
【0014】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記超音波発生器は、供給された流体を第１経路及び第２経路に分岐させ、前記第１経路に沿って流れる流体が流入する第１空洞共振及び前記第２経路に沿って流れる流体が流入する第２空洞共振を含むことができる。
【0015】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは、周波数が等しくてもよい。
【0016】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは、補強干渉を起こし、前記噴射口は前記本体の底面に配置され、前記補強干渉された超音波を前記被加工物に噴射することができる。
【0017】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とは、周波数が異なってもよい。
【0018】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記噴射口は前記本体の底面に２つ配置され、前記第１空洞共振に流入した流体によって発生した超音波と、前記第２空洞共振に流入した流体によって発生した超音波とをそれぞれ前記被加工物に噴射することができる。
【0019】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記超音波発生器は、前記第１チャンバに沿って流れる流体の流動断面積より小さい流動断面積を有する微細スリットを含み、前記空洞共振は前記微細スリットと接続され、前記微細スリットを通過した流体が定常圧力波を生成するようにすることができる。
【0020】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記超音波発生器は、第１ブロック及び前記第１ブロックに離隔して配置され、前記第１ブロックとの間に前記微細スリットが配置される第２ブロックを含み、前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうちの少なくとも一方は一方向に移動して、前記微細スリットの間隔を調整可能である。
【0021】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記超音波発生器は、前記第２ブロックとの間に前記空洞共振が配置され、一方向に移動して前記空洞共振の長さを調整可能な第３ブロックを含むことができる。
【0022】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置において、前記超音波発生器は前記空洞共振を区画し、前記噴射口に向かって先細り形状またはフィルム状の第４ブロックを含むことができる。
【0023】
上述したもの以外の他の態様、特徴、利点は、以下の発明を実施するための具体的な内容、特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明は、様々な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に示し、本発明の説明に詳細に説明しようとする。しかしながら、これは本発明を特定の実施形態に限定しようとするものではなく、本発明の精神及び技術的範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。本発明の説明において他の実施形態に示されていても、同じ構成要素に対して同じ識別符号を使用する。
【0025】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一または対応する構成要素は同一の図面符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。
【0026】
以下の実施形態では、「第１」、「第２」などの用語は限定的な意味ではなく、ある構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用されている。
【0027】
以下の実施形態では、単数の表現は、文脈上明らかに別段の意味を持たない限り、複数の表現を含む。
【0028】
以下の実施形態において、「含む」または「有する」などの用語は、本明細書に記載の特徴または構成要素が存在することを意味するものであり、１つまたは複数の他の特徴または構成要素が追加される可能性を予め排除するものではない。
【0029】
図面では、説明の便宜上、構成要素はその大きさを誇張または縮小することができる。例えば、図面に示される各構成の大きさ及び厚さは説明の便宜上任意に示されているので、本発明は必ずしも図示されたものに限定されない。
【0030】
以下の実施形態では、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は直交座標系上の３軸に限定されず、それらを含む広い意味で解釈することができる。例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は互いに直交していてもよいが、互いに直交しない異なる方向を指してもよい。
【0031】
ある実施形態が異なって実施可能である場合に特定の工程順序は、説明される順序とは異なるように行うこともできる。例えば、連続して説明される２つの工程は実質的に同時に行われてもよく、説明される順序とは逆の順序で進行されてもよい。
【0032】
本出願で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、本明細書に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたは複数の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものの存在または追加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。
【0033】
図１は、本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０を示す図であり、図２は、図１の線ＩＩ－ＩＩに沿った断面を示し断面図であり、図３は、図２のＩＩＩを拡大して示す図であり、図４は、図２のＩＶを拡大して示す図である。
【0034】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、流体を媒体として、可聴振動数以上の振動数を有する超音波を生成して被加工物の表面を乾式洗浄する装置である。
【0035】
より具体的には、被加工物の表面には空気の粘性抵抗による境界層（ｂｏｕｎｄａｒｙ ｌａｙｅｒ）が形成されるが、このような境界層は被加工物の表面を洗浄するのに障害物となる。本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波を用いて境界層の下にある微粒子を振動させて被加工物から除去することができる。
【0036】
【0037】
本体１１０は、超音波洗浄装置１０のフレームを成す部材であり、他の部材を支持することができる。一実施形態では、本体１１０は内部空間を有する直方体形状であり得る。ただし、本体１１０の形状は特に限定されず、被加工物の大きさ及び種類、または洗浄強度などを考慮して適宜選択することができる。
【0038】
図１に示すように、本体１１０の上面には、第１接続口１３０と第２接続口１５０とが配置されてもよい。
【0039】
第１接続口１３０は、後述する第１チャンバ１７０と流体供給部（図示せず）とを接続する。前記流体供給部から供給される流体は、第１接続口１３０を介して第１チャンバ１７０に流入することができる。前記流体供給部から供給される流体の圧力は、発生する超音波の振幅及び／または周波数を考慮して適宜選択することができる。
【0040】
図１では、第１接続口１３０が本体１１０の上面に２つ配置されることが示されているが、その数と位置は特に限定されない。
【0041】
第２接続口１５０は、後述する第２チャンバ１９０と吸入部（図示せず）とを接続する。前記吸入部によって吸入動作が行われると、第２チャンバ１９０に音圧が発生する。これにより、外部空気及び汚染物質が第２チャンバ１９０に流入した後、第２接続口１５０を介して前記吸入部に移動することができる。図１では、本体１１０の上面左側及び右側にそれぞれ３つずつ合計６つの第２接続口１５０が配置されることを示したが、その数と位置は特に限定されない。
【0042】
本体１１０の一側には、第１噴射口１１３が配置されてもよい。第１噴射口１１３では、後述する第１チャンバ１７０と超音波発生器２１０を通過した流体を媒体とする超音波が外部に噴射される。第１噴射口１１３は被加工物を指向するように配置され、第１噴射口１１３を介して外部に噴射された超音波は被加工物の表面と衝突しながら被加工物の表面を洗浄することができる。
【0043】
第１チャンバ１７０は本体１１０の一側に配置され、流体を供給することができる。一実施形態では、第１チャンバ１７０は本体１１０の内部空間に配置され、第１接続口１３０と接続されて前記流体供給部から流体が供給される。図２に示すように、第１チャンバ１７０は本体１１０のガイドウォール１１１によって区画することができる。
【0044】
図２では、第１チャンバ１７０が１つの空間であることが示されているが、これに限定されない。例えば、第１チャンバ１７０は、第１接続口１３０の個数に対応する個数で備えることができる。これにより、後述する超音波発生器２１０も第１チャンバ１７０の個数に対応する個数で備えることができる。ただし、以下では説明の便宜上、第１チャンバ１７０が本体１１０の内部で１つの空間に区画されることを中心に説明する。
【0045】
第２チャンバ１９０は本体１１０の他側に配置され、外部空気を吸入することができる。一実施形態では、第２チャンバ１９０は本体１１０の内部空間に配置され、第２接続口１５０と接続することができる。そして、第２接続口１５０と接続された前記吸入部が吸入動作を行うと、外部空気及び異物が第２チャンバ１９０に吸入されることができる。
【0046】
図２では、第２チャンバ１９０が第１チャンバ１７０の両側にそれぞれ１つずつ配置されることが示されているが、これに限定されない。例えば、第２チャンバ１９０を本体１１０の中央部に配置し、第１チャンバ１７０を第２チャンバ１９０の両側にそれぞれ１つずつ配置することができる。
【0047】
なお、図２にはそれぞれの第２チャンバ１９０が１つの空間であることが示されているが、これに限定されない。例えば、第２チャンバ１９０は、第２接続口１５０の個数に対応する個数で備えることができる。ただし、以下では説明の便宜上、それぞれの第２チャンバ１９０が本体１１０の内部で１つの空間に区画されることを中心に説明する。
【0048】
超音波発生器２１０は、第１チャンバ１７０に流入した流体を媒体として超音波を発生させる。一実施形態では、超音波発生器２１０は、第１チャンバ１７０内に配置され、第１チャンバ１７０に供給された流体を媒体として定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）を形成する空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）を含むことができる。
【0049】
より具体的には、本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波加振器（ｐｉｅｚｏ ａｃｔｕａｔｏｒ）を用いるのではなく、流体を媒体として超音波を発生する装置である。このように流体を媒体とする超音波洗浄装置において、超音波の周波数と振幅の大きさを決定するのは空洞共振（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）である。高速高圧の流体によって生成された波は、空洞共振を介して増幅されて所定の周波数を有する超音波となり、空洞の形状または大きさによって発生する超音波の周波数と振幅が変わり得る。
【0050】
しかしながら、従来の超音波洗浄装置は、空洞による共振（共鳴）が起こらないため、発生する超音波の周波数幅が広く振幅が低い。これは、空洞共振による定常圧力波（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ）が発生せず、所望の周波数及び振幅を有する超音波を発生しにくいからである。
【0051】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波発生器２１０が空洞共振を含むことにより、空洞共振内で定常圧力波を発生させることができる。これにより、所望の周波数及び振幅を有する超音波を発生させることができる。特に発生する超音波の周波数幅を狭くし、振幅を大きくすることで、空気の粘性抵抗によって形成された境界層以下の微粒子を強く振動させることができる。
【0052】
より具体的には、本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０では、供給された流体は微振動（例えば、上下方向）をして第４ブロック２２９に向かって進行しながら空洞共振２２５の内／外部に噴出される。噴出された流体は、空洞共振の内／外部で運動しながら圧力変動（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）を引き起こす。流体は空洞共振の内部で圧力が周期的に変化し、空洞共振内に存在する振動を増幅させる。そして、共振周波数（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｆｒｅｑｕｎｅｃｙ）を有し、その周波数で最大振幅を有する定常圧力波が発生する（すなわち、狭い周波数帯域と増幅された振幅を有する定常圧力波発生）。発生した定常圧力波は供給された流体と外部に共振（共鳴）噴射され、被加工物の表面を洗浄することができる。
【0053】
一実施形態では、本発明の一実施形態による空洞共振は、ヘルムホルツ共鳴器（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）の原理を適用したヘルムホルツ空洞共振（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃａｖｉｔｙ）であり得る。ただし、本発明の一実施形態による空洞共振の種類はこれに限定されず、流体を媒体として定常圧力波を発生させて超音波を生成することができれば十分である。
【0054】
再び図２を参照すると、本発明の一実施形態による超音波発生器２１０は、支持台２１１と、第１ブロック２１３と、第２ブロック２１７と、第３ブロック２２１と、第１空洞共振２２５とを含むことができる。
【0055】
支持台２１１は、第１チャンバ１７０の内部に配置され、超音波発生器２１０が第１チャンバ１７０内に位置するように支持することができる。一実施形態では、支持台２１１は一方向に延びて本体１１０の両側の内壁に接続することができる。
【0056】
一実施形態では、支持台２１１は、前記流体供給部において第１接続口１３０を介して供給された流体を分岐させることができる。より具体的には、図２に示すように、支持台２１１は第１接続口１３０と対向するように配置され、第１接続口１３０から噴射される流体を異なる経路に分岐させることができる。例えば、第１接続口１３０から噴射された流体は支持台２１１と衝突した後、図２に示すように支持台２１１の左側である第１経路と、支持台２１１の右側である第２経路に移動することができる。
【0057】
図２～図４を参照すると、第１ブロック２１３は、後述する第２ブロック２１７と共に第１微細スリット２１８を区画する。第１ブロック２１３は支持台２１１の一側に接続され、第１チャンバ１７０の内部に配置されることができる。
【0058】
第２ブロック２１７は、第１ブロック２１３との間に第１微細スリット２１８が配置されるように第１ブロック２１３に離隔して配置されることができる。一実施形態では、第２ブロック２１７は、第１チャンバ１７０を区画するガイドウォール１１１の一側に配置することができる。
【0059】
一実施形態では、第１微細スリット２１８の断面積は、第１接続口１３０の断面積より小さくてもよい。より具体的には、前記流体供給部において第１接続口１３０を介して第１チャンバ１７０に供給された流体は、第１微細スリット２１８を通過しながら流動断面積が急激に減少することができる。これにより、流体は高速で第１微細スリット２１８から噴出され、後述する第１空洞共振２２５に流入される。第１空洞共振２２５に流入された流体によって発生した波は、内部で共振を起こし、振幅が大きく特定の周波数を有する超音波を生成することができる。
【0060】
一実施形態では、第１ブロック２１３及び／または第２ブロック２１７は互いに向かって接近または離隔することができる。すなわち、第１ブロック２１３及び第２ブロック２１７のうちの少なくとも一方は、一方向（例えば、図３のＸ軸方向）に移動して第１距離ｄ１を調整することができる。ここで、第１距離ｄ１は、第１微細スリット２１８の間隔に対応することができる。
【0061】
より具体的には、第１ブロック２１３は、支持台２１１に接続された状態で、第２ブロック２１７に向かって接近するか、またはそれから離隔することができる。あるいは、第２ブロック２１７は、ガイドウォール１１１の一面に配置された状態で、第２ブロック２１７に向かって接近するか、またはそれから離隔することができる。
【0062】
第１距離ｄ１を調整することにより、第１微細スリット２１８から噴出される流体の速度及び／又は圧力等を制御することができ、これにより発生する超音波の振幅及び／又は周波数を制御することができる。
【0063】
第３ブロック２２１は、第２ブロック２１７との間に第１空洞共振２２５を区画する。一実施形態では、第３ブロック２２１は、第２ブロック２１７から下方に第３距離ｄ３だけ離隔して配置されることができる。ここで、第３距離ｄ３は、第１空洞共振２２５の長さに対応することができる。
【0064】
一実施形態では、第３ブロック２２１は、第２ブロック２１７に向かって接近するか、またはそこから離隔することができる。より具体的には、第３ブロック２２１は、一方向（例えば、図４のＺ軸方向）に移動することができるようにガイドウォール１１１に配置されることができる。そして、第３ブロック２２１が移動することによって、第２ブロック２１７と第３ブロック２２１とによって区画される第１空洞共振２２５の長さを調整することができる。
【0065】
第３距離ｄ３を調整することによって、第１空洞共振２２５で生成される定常圧力波の周波数及び／または振幅を制御することができ、それにより、発生する超音波の周波数及び／または振幅を制御することができる。
【0066】
第４ブロック２２９は、第３ブロック２２１の一側に配置され、第２ブロック２１７及び第３ブロック２２１と共に第１空洞共振２２５を区画する。
【0067】
一実施形態では、第４ブロック２２９の一端は、第２ブロック２１７の端部と第２距離ｄ２だけ離隔して配置されることができる。第４ブロック２２９は、第２ブロック２１７から離隔して第１出口２３０を形成することができる。流体及び超音波は、第１出口２３０を介して第１空洞共振２２５の外部に噴射される。
【0068】
一実施形態では、第４ブロック２２９は、第２ブロック２１７に向かって接近するか、またはそこから離隔することができる。より具体的には、第４ブロック２２９は、一方向（例えば、図４のＺ軸方向）に移動できるように配置されることができる。そして、第４ブロック２２９が移動することによって、第２ブロック２１７と第４ブロック２２９とによって区画される第１出口２３０の長さを調整することができる。
【0069】
第４ブロック２２９を移動して第２距離ｄ２を調整することによって、第１出口２３０に噴射される超音波の周波数及び／または振幅を制御することができる。
【0070】
一実施形態では、第４ブロック２２９は、一端が傾斜した形状を有することができる。より具体的には、図４に示すように、第４ブロック２２９は、第１チャンバ１７０の内側に向かう端部が第１角度θに先細り形状を有することができる。したがって、第１空洞共振２２５から放出される流体及び超音波は、第４ブロック２２９の傾斜面に沿って第１噴射口１１３に向かって移動することができる。
【0071】
他の実施形態では、第４ブロック２２９は薄いフィルム状を有することができる。
【0072】
一実施形態では、超音波発生器２１０は、第１噴射口１１３を区画する第１噴射口区画部材２３５をさらに含むことができる。
【0073】
第１噴射口区画部材２３５は、超音波発生器２１０の端部に備えられてもよい。第１空洞共振２２５から放出された流体及び超音波は、第１噴射口１１３を介して超音波洗浄装置１０の外部に放出されることができる。
【0074】
図２では、第１噴射口区画部材２３５が一対備えられており、その間に第１噴射口１１３が区画されることを示したが、これに限定されない。例えば、第１噴射口区画部材２３５は単一部材であり、ガイドウォール１１１との間で第１噴射口１１３を区画することができる。
【0075】
一実施形態では、第１噴射口区画部材２３５は、第１チャンバ１７０の内側の角が丸くなるように形成されてもよい。
【0076】
このような構成により、本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、空洞共振を含むことにより流体を媒体として超音波を発生させることができる。特に、超音波発生器２１０を構成する要素間の配置関係を調整して、超音波の周波数及び／または振幅を調整することができる。
【0077】
一実施形態では、超音波発生器２１０は複数の空洞共振を含むことができる。
【0078】
より具体的には、図２に示すように、超音波発生器２１０は、第５ブロック２１５と、第６ブロック２１９と、第７ブロック２２３と、第８ブロック２３１と、第２空洞共振２２７とを含むことができる。
【0079】
第１チャンバ１７０の内部に流入された流体は、支持台２１１と衝突しながら、第１経路と第２経路に分岐することができる。例えば、図２に示すように、第１経路に沿って移動する流体は第１ブロック２１３側に移動し、第２経路に沿って移動する流体は第５ブロック２１５側に移動することができる。
【0080】
第５ブロック２１５と、第６ブロック２１９と、第７ブロック２２３と、第８ブロック２３１とは、それぞれ第１ブロック２１３と、第２ブロック２１７と、第３ブロック２２１と、第４ブロック２２９と対応する位置に配置することができる。なお、その構成と機能は、第１ブロック２１３、第２ブロック２１７、第３ブロック２２１、及び、第４ブロック２２９と同様であり得、その詳細な説明は省略する。
【0081】
第２空洞共振２２７は、第６ブロック２１９と、第７ブロック２２３と、第８ブロック２３１とによって区画される。流体が第２空洞共振２２７の内部に流入すると、同様に定常圧力波が発生し、それによって超音波が発生することになる。発生された超音波は、流体と共に第２空洞共振２２７から放出される。
【0082】
このような構成により、本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、流体を互いに異なる経路に移動させ、そこからそれぞれ超音波を発生させて噴射することができる。
【0083】
特に、第１空洞共振２２５及び第２空洞共振２２７で発生する超音波の周波数を等しく制御することにより、第１噴射口１１３を介して噴射される超音波同士の補強干渉が起こるようにすることができる。これにより、より大きな振幅を有する超音波を噴射して、空気の粘性抵抗により被加工物の表面に形成された境界層以下を強く振動させ、微細なサイズの粒子を剥離することができる。
【0084】
図５は、本発明の他の実施形態による超音波洗浄装置１０Ａを示す図である。
【0085】
図５に示すように、超音波洗浄装置１０Ａは、上述した実施形態の超音波洗浄装置１０と比較すると、超音波発生器２１０Ａを構成する要素間の配置関係が多少異なる場合がある。超音波洗浄装置１０Ａのその他の構成は超音波洗浄装置１０と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【0086】
超音波発生器２１０Ａは、第１噴射口１１３と第２噴射口１１４とを含むことができる。より具体的には、図５に示すように、本体１１０の端部には、第１噴射口区画部材２３５がガイドウォール１１１の端部に一対配置される。そして、一対の第１噴射口区画部材２３５の間には、第２噴射口区画部材２３７が配置されることができる。第２噴射口区画部材２３７は、一対の第１噴射口区画部材２３５と予め設定された距離だけ離隔して配置され、これにより第１噴射口１１３と第２噴射口１１４とが形成されることができる。
【0087】
一実施形態では、超音波発生器２１０Ａは、第２支持台２１２をさらに含むことができる。第２支持台２１２は、第１支持台２１１と接続され、第２噴射口区画部材２３７を支持することができる。また、第３ブロック２２１と第７ブロック２２３は、ガイドウォール１１１ではなく第２支持台２１２側に配置されてもよい。
【0088】
一実施形態では、超音波発生器２１０と比較すると、超音波発生器２１０Ａの第３ブロック２２１と第４ブロック２２９とは互いに逆に配置されてもよい。
【0089】
前記流体供給部から供給された流体は、支持台２１１から分岐して第１経路と第２経路とに移動する。第１経路に沿って移動した流体は、第１空洞共振２２５を介して超音波を生成して第１噴射口１１３に噴射される。第２経路に沿って移動した流体は、第２空洞共振２２７を介して超音波を生成して第２噴射口１１４に噴射される。
【0090】
一実施形態では、第１経路及び第２経路に沿って移動する流体は、第１チャンバ１７０内で互いに区切られた領域に沿って移動することができる。すなわち、一度分岐した流体は、外部に噴射されるまでは、第１チャンバ１７０内のいかなる空間も共有しないことができる。
【0091】
一実施形態では、第１ブロック２１３、第２ブロック２１７、第３ブロック２２１及び第４ブロック２２９と、第５ブロック２１５、第６ブロック２１９、第７ブロック２２３及び第８ブロック２３１との位置は互いに異なってもよい。より具体的には、第１ブロック２１３及び第２ブロック２１７によって区画される第１微細スリット（図面符号図示せず）の間隔と、第５ブロック２１５及び第６ブロック２１９によって区画される第２微細スリット（図面符号図示せず）の間隔とは互いに異なってもよい。あるいは、第１ブロック２１３及び第３ブロック２２１によって区画される第１空洞共振２２５の長さと、第５ブロック２１５及び第７ブロック２２３によって区画される第２空洞共振２２７の長さとは互いに異なってもよい。あるいは、第２ブロック２１７及び第４ブロック２２９によって区画される第１出口（図面符号図示せず）の長さと、第６ブロック２１９及び第８ブロック２３１によって区画される第２出口（図面符号図示せず）の長さとは互いに異なってもよい。
【0092】
したがって、第１経路に沿って移動する流体によって発生する超音波の周波数及び振幅と、第２経路に沿って移動する流体によって発生する超音波の周波数及び振幅とは互いに異なってもよい。
【0093】
このような構成により、本発明の他の実施形態による超音波洗浄装置１０Ａは、互いに異なる周波数と振幅を有する超音波を用いて被加工物を効率的に洗浄することができる。
【0094】
【0095】
【0096】
超音波洗浄装置１０Ｂは、第１本体１１０Ａと第２本体１２０とを備え、第１本体１１０Ａは、上述した実施形態の本体１１０に対応し得る。第１本体１１０Ａは、内部に第１チャンバ１７０と第２チャンバ１９０とが配置され、前記吸入部に接続された第２接続口１５０が接続されることができる。
【0097】
第２本体１２０は、第１本体１１０Ａの上面に配置され、前記流体供給部に接続された第１接続口１３０が接続されることができる。
【0098】
一実施形態では、図７に示すように、第１接続口１３０は、第２本体１２０の内部空間に延びて配置されることができる。また、第１接続口１３０は、第１本体１１０の第１チャンバ１７０と接続されるように下面に少なくとも１つ以上の噴射口（図示せず）を備えることができる。これにより、前記流体供給部から供給された流体は第１接続口１３０に供給され、前記噴射口を介して第１チャンバ１７０の内部に流入することができる。
【0099】
第１チャンバ１７０の内部には超音波発生器２１０を配置することができる。超音波発生器２１０の構成は上述した構成と同様であり得、その詳細な説明は省略する。
【0100】
このように、本発明の一実施形態による超音波発生装置１０Ｂは、様々なサイズ及び形状を有することができ、これにより、様々なサイズ及び形状を有する被加工物の洗浄工程に適用することができる。
【0101】
【0102】
図８に示すように、本発明において洗浄対象となる被加工物は複雑で多様なパターンを有することができる。特に、被加工物に形成されたパターンは複雑な形状と高さを有し、パターン間の段差が多様に形成されることができる。さらに、加工過程において発生する様々なサイズの微粒子が被加工物のパターン間に配置されることができる。
【0103】
図９Ａを参照すると、超音波洗浄装置として空洞共振を含まず、定常圧力波を生成しない比較例の場合、空気の粘性抵抗により被加工物の上面に形成された境界層以下の粒子を強く振動することができない。これにより、比較的サイズが大きい微粒子の場合、除去が可能であるが、小さいサイズの微粒子は振動を介して被加工物から離脱させることができず、除去が不可能である。
【0104】
一方、図９Ｂを参照すると、発明例は、空洞共振を介して超音波の周波数幅を狭く形成し、振幅をさらに大きく増幅することができ、境界層以下の微粒子を強く振動させることができる。これにより、比較的小さいサイズの微粒子も容易に除去することができる。
【0105】
図１０Ａを参照すると、比較例は、被加工物に複雑で多様な形状のパターンが配置されている場合、超音波がパターンと衝突しながら回折または屈折して強度が弱くなり、パターンの間にある微粒子をまともに除去することができない。
【0106】
一方、図１０Ｂを参照すると、発明例は強い振幅で超音波を噴射することができるため、複雑なパターンの間にある微粒子も容易に除去することができる。また、発明例は、周波数と振幅が互いに異なる超音波を同時に噴射することができるため、様々なサイズと形状のパターンを有する被加工物の場合でも、パターンの間に位置する微粒子を容易に除去することができる。
【0107】
図１１Ａを参照すると、比較例の場合、洗浄装置と被加工物との間の距離が遠くなると被加工物上に到達する超音波の強度が弱くなり洗浄をまともにすることができない。また、洗浄装置と被加工物との距離を短くすると、洗浄装置から噴射される流体と超音波とによって被加工物が損傷する可能性がある。
【0108】
一方、図１１Ｂを参照すると、発明例の場合、超音波を強い振幅で噴射することができるため、比較的被加工物との距離が離れても微粒子を容易に除去することができる。特に、発明例は、被加工物が損傷しない適切な距離を維持しながら被加工物を洗浄することができる。
【0109】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、被加工物及び／または被加工物上の汚染物質を考慮して所望の周波数及び／または振幅を有する超音波を発生させることができる。特に発生する超音波の周波数幅を狭くし、振幅を大きくすることができ、空気の粘性抵抗によって形成された境界層以下の微粒子を強く振動させることができる。
【0110】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波発生器２１０を用いて周波数及び／または振幅を可変し、様々な被加工物を容易に洗浄することができる。
【0111】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波発生器２１０で発生する超音波を補強干渉させて被加工物をより確実に洗浄することができる。
【0112】
本発明の一実施形態による超音波洗浄装置１０は、超音波発生器２１０で発生する異なる周波数の超音波を用いて被加工物をより確実に洗浄することができる。
【0113】
このように、図面に示した実施形態を参照して本発明を説明したが、これは例示に過ぎない。当技術分野で通常の知識を有する者であれば、実施形態から様々な変形及び均等の他の実施形態が可能であることを十分に理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲に基づいて決定されるべきである。
【0114】
実施形態で説明する特定の技術内容は一実施形態であり、実施形態の技術範囲を限定するものではない。本発明の説明を簡潔かつ明確に説明するために、従来の一般的な技術及び構成に関する記載は省略することができる。さらに、図面に示される構成要素間の線の接続または接続部材は、機能的接続及び／または物理的または回路的接続を例示的に示したもので、実際の装置では代替可能または追加の様々な機能的接続、物理的接続、または回路的接続として表現することができる。さらに、「必須的な」、「重要に」などのような具体的な言及がない限り、本発明を適用するために必ずしも必要な構成要素ではないこともあり得る。
【0115】
本発明の説明及び特許請求の範囲に記載の「前記」または同様の指示は、特に限定しない限り、単数及び複数の両方を指すことができる。また、実施形態において範囲（ｒａｎｇｅ）を記載した場合、前記範囲に属する個別の値を適用した発明を含むものとして（これに反する記載がない場合）、発明の説明に前記範囲を構成する各個別の値を記載したものと同じである。さらに、実施形態による方法を構成するステップについて明らかに順序を記載または反対する記載がない場合、前記ステップは適切な順序で行われることができる。必ずしも前記ステップの記載順序によって実施形態が限定されるわけではない。実施形態におけるすべての例または例示的な用語（例えば、等）の使用は、単に実施形態を詳細に説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない限り、前記例または例示的な用語によって実施形態の範囲が限定されるわけではない。さらに、通常の技術者は、様々な修正、組み合わせ、及び変更が追加された特許請求の範囲またはその均等物の範疇内で設計条件及び要因に従って構成され得ることをわかるであろう。
【産業上の利用可能性】
【0116】
本発明は洗浄装置に関し、超音波発生器を用いて被加工物を洗浄する洗浄装置に適用することができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【国際調査報告】