CN116213355A - 超声波水喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供超声波水喷射装置，其抑制空气积存于超声波振动板的凹球面。从超声波水喷射装置的环形提供口向第二室内喷射的清洗水沿着超声波振动板的凹球面从凹球面的外周朝向中心流动而提供至第二室。因此，即使在空气积存于朝下的凹球面的情况下，也能够通过从凹球面的外周朝向中心流动的清洗水的水流将该空气从凹球面去除，并与清洗水一起从喷射口排出。因此，能够抑制空气积存于超声波振动板的凹球面。

Description

超声波水喷射装置
技术领域
本发明涉及超声波水喷射装置。
背景技术
专利文献1、2所公开的对被清洗物进行清洗的超声波水喷射装置具有：存水部，其在下部具有喷射口，供水临时积存；以及穹顶型的超声波振动板，其与该喷射口对置而配置，具有对积存于存水部的水传播超声波振动的凹球面。从喷射口喷射通过从该凹球面对存水部的水传播超声波振动而生成的超声波水，对被清洗物的正面进行清洗。
专利文献1：日本特开2020-000995号公报
专利文献2：日本特开2020-044460号公报
超声波水喷射装置配置于工作台的上方，从超声波水喷射装置朝向工作台所保持的被清洗物喷射超声波水。在该情况下，在穹顶状的超声波振动板中，与喷射口对置配置的凹球面朝下。因此，有时空气积存于凹球面。
该空气会吸收超声波振动，因此有时难以对临时积存于存水部的水传递超声波振动。因此，有时从喷射口喷射的水未被传播超声波振动而导致清洗力降低。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供超声波水喷射装置，通过抑制空气积存于超声波振动板的凹球面而能够从喷射口喷射充分传播了超声波振动的超声波水。
根据本发明，提供超声波水喷射装置，其喷射传播超声波振动而得的超声波水，其中，该超声波水喷射装置具有：筒状的存水部，其临时积存从水提供源提供的水；喷射口，其从该存水部的下部喷射该水；穹顶状的超声波振动板，其配置于该存水部的上部，与该喷射口对置，该超声波振动板的下侧成为凹球面；以及水提供部，其具有提供口，该提供口从该超声波振动板的外周朝向中心沿着该凹球面而向该存水部提供水，从该提供口向该存水部提供比从该喷射口喷出的水的量多的量的水，该水沿着该凹球面从该凹球面的外周朝向中心流动，并积存于该存水部，并且，从该喷射口喷射通过对该水传播超声波振动而得的超声波水。
优选该提供口是在该存水部中呈环状开口的环形提供口，从该环形提供口向该存水部提供的水沿着该凹球面从该凹球面的整个外周朝向中心流动，并积存于该存水部，并且，使该水从该凹球面的中心朝向该喷射口流下，从该喷射口喷射通过对该水传播超声波振动而得的超声波水。
在本超声波水喷射装置中，从水提供部的提供口向存水部内提供的水沿着超声波振动板的凹球面从凹球面的外周朝向中心流动。因此，即使在空气积存于朝下的凹球面的情况下，也能够通过从凹球面的外周朝向中心而流动的水将该空气从凹球面去除，并与水一起从喷射口排出。
这样，在本超声波水喷射装置中，能够抑制空气积存于超声波振动板的凹球面。因此，通过凹球面能够良好地对积存于存水部的水传递超声波振动。因此，能够从喷射口喷射充分传播了超声波振动的超声波水。
附图说明
图1是示出具有超声波水喷射装置的旋转清洗机构的局部剖视侧视图。
图2是示出超声波水喷射装置的结构的剖视图。
图3是从上方示出凹球面及其附近的平面图。
图4是示出超声波水喷射装置的其他结构的剖视图。
图5是从上方示出凹球面及其附近的平面图。
图6是从上方示出凹球面及其附近的平面图。
标号说明
1：旋转清洗机构；7：控制器；10：旋转工作台；11：多孔部件；12：保持面；13：框体；14：旋转工作台旋转机构；16：水提供管；17：旋转电动机；18：旋转轴；19：水提供源；20：超声波水喷射装置；21：壳体；22：筒状部；23：喷嘴部；24：顶板；25：固定件；30：超声波振动板；31：第1电极板；32：第2电极板；33：凹球面；34：凸肩部；39：高频电源；100：晶片；101：上表面；102：下表面；221：第一室；222：第二室；231：台座部；232：第1弹性部件；233：固定部件；234：第2弹性部件；241：喷射口；250：水提供部；251：连接部；252：环形水路；253：环形提供口；254：圆弧状水路；255：圆弧状提供口；331：中心部；332：端部；600：超声波振动。
具体实施方式
图1所示的旋转清洗机构1具有：旋转工作台10，其对作为被清洗物的晶片100进行保持；超声波水喷射装置20，其对旋转工作台10所保持的晶片100喷射清洗水；以及控制器7，其控制旋转清洗机构1的动作。
晶片100例如是圆形的半导体晶片，在图1中朝向上侧的晶片100的上表面101作为被清洗面。图1中朝向下侧的晶片100的下表面102例如通过粘贴未图示的保护带而被保护。
旋转工作台10具有多孔部件11以及对多孔部件11进行支承的框体13。多孔部件11与未图示的吸引源连通，由此能够通过作为多孔部件11的上表面的保持面12对晶片100进行吸引保持。旋转工作台10通过配置于下方的旋转工作台旋转机构14而能够在水平面内如箭头401所示那样旋转。
超声波水喷射装置20与高频电源39连接，并且安装于能够在旋转工作台10的上方旋转的水提供管16的前端。水提供管16沿水平方向延伸，与水提供源19连接。水提供源19具有泵等，构成为将纯水等清洗水提供至水提供管16。
另外，在水提供管16的后端侧连结有能够通过旋转电动机17而旋转的旋转轴18。并且，水提供管16具有从旋转轴18的上端至少到达旋转工作台10的中心的长度。
因此，在旋转清洗机构1中，水提供管16伴随基于旋转电动机17的旋转轴18的旋转(箭头402)进行旋转，由此配设于水提供管16的前端的超声波水喷射装置20能够在旋转工作台10所保持的晶片100上从晶片100的外周缘移动至晶片100的中心。
超声波水喷射装置20是喷射传播超声波振动而得的超声波水的装置。如图2所示，超声波水喷射装置20具有：壳体21，其具有供经由水提供管16而从水提供源19提供的清洗水500临时积存的存水部即第二室222；喷射口241，其喷射清洗水500；穹顶状的超声波振动板30，其配置于壳体21的第二室222的上部；以及水提供部250，其具有向壳体21的第二室222提供水的环形提供口253。
壳体21具有：筒状部22；圆锥筒状的喷嘴部23，其一体地形成于筒状部22的下方；顶板24，其封住筒状部22的上部；以及固定件25，其用于将顶板24固定于筒状部22。
壳体21内被超声波振动板30划分成上下两部分即比超声波振动板30靠上侧的第一室221和比超声波振动板30靠下侧的第二室222。在筒状部22中的与第二室222对应的部位形成有水提供部250，在水提供部250上经由水提供管16而连接有水提供源19。因此，从水提供源19提供的清洗水500临时积存于壳体21的筒状(圆锥筒状)的存水部即第二室222内。
壳体21的喷嘴部23在筒状部22的下端形成为向-Z方向侧突出。喷嘴部23随着朝向前端而慢慢缩径。并且，喷嘴部23在前端具有将积存于壳体21的第二室222内的清洗水500从第二室222的下部喷射的喷射口241。另外，壳体21的第二室222由该喷嘴部23的内部和筒状部22中的比超声波振动板30靠下侧的内部构成。
超声波振动板30具有穹顶状，配置于作为存水部的第二室222的上部，与喷射口241对置，超声波振动板30的下侧成为凹球面。并且，超声波振动板30构成为接受高频电力而振荡出超声波振动。即，超声波振动板30对积存于壳体21的第二室222内的清洗水500传播超声波振动。
超声波振动板30具有第1电极板31和第2电极板32。
第2电极板32是超声波振动板30的主体部。第2电极板32形成为具有俯视下呈圆形的穹顶状，与喷射口241对置的面即下表面成为朝下的凹球面(辐射面)33。并且，喷射口241与该凹球面33对置配置。凹球面33朝向提供至超声波振动板30与喷射口241之间的清洗水500辐射超声波振动。
另外，第2电极板32在外周部具有沿径向向外侧伸出的凸肩部34。该凸肩部34隔着例如由橡胶板构成的第1弹性部件232而载置于设置在壳体21的筒状部22的内壁的台座部231。另外，凸肩部34通过安装于筒状部22的内壁的固定部件233隔着例如由橡胶板构成的第2弹性部件234从上方被按压。由此，凸肩部34被台座部231和固定部件233夹持，包含凸肩部34的第2电极板32固定于筒状部22的内壁。
第1电极板31具有与第2电极板32同样的圆形的穹顶状，直径比第2电极板32小。第1电极板31按照使下表面紧贴于第2电极板32的上表面的方式与第2电极板32重叠。
第1电极板31和第2电极板32例如由作为陶瓷的一种的压电元件构成。另外，第1电极板31和第2电极板32与高频电源39电连接。
水提供部250用于向壳体21内的超声波振动板30与喷射口241之间即第二室222提供清洗水500。
水提供部250设置于壳体21中的筒状部22的下端。水提供部250具有：连接部251，其设置于筒状部22的外壁；环形水路252，其与连接部251连通；以及作为提供口的环形提供口253，其从环形水路252延伸到筒状部22的内部的第二室222。
在连接部251上连接有水提供管16。连接部251将从水提供源19经由水提供管16而流入的清洗水500提供至环形水路252。
环形水路252是圆周状的管，在筒状部22的下端的侧壁内设置成围绕第二室222的整周的环状。环形水路252的一部分与连接部251连接，构成为经由水提供管16和连接部251而从水提供源19提供清洗水500。提供至环形水路252的清洗水500遍布环形水路252的整周，从环形提供口253提供至第二室222的内部。
环形提供口253在作为存水部的第二室222中呈环状开口。具体而言，环形提供口253是从环形水路252的整周朝向第二室222而在筒状部22的侧壁内按照向斜上方向延伸的方式形成的环状的缝，在第二室222内的超声波振动板30的下方开口。环形提供口253从超声波振动板30的外周朝向中心沿着第2电极板32的凹球面33向第二室222提供水。
图1所示的控制器7对旋转清洗机构1的各部件进行控制而实施对旋转工作台10所保持的晶片100的清洗动作。以下，说明旋转清洗机构1对晶片100的清洗动作。
首先，作业者将晶片100载置于旋转工作台10的保持面12上。然后，控制器7使未图示的吸引源进行动作而对保持面12赋予吸引力。由此，保持面12对晶片100进行吸引保持。
然后，控制器7使用旋转工作台旋转机构14使旋转工作台10在箭头401的方向上旋转。另外，控制器7使用旋转电动机17使旋转轴18如箭头402所示那样旋转，由此使超声波水喷射装置20从旋转工作台10的外侧的退避位置移动至晶片100的上方。由此，超声波水喷射装置20的喷射口241与晶片100的上表面101对置。
然后，控制器7开始从水提供源19送出清洗水500。清洗水500通过水提供管16并经由图2所示的水提供部250的连接部251而提供至环形水路252。提供至环形水路252的清洗水500遍布环形水路252的整周。并且，清洗水500从环形提供口253提供(喷射)至第二室222内。
这里，环形提供口253是从环形水路252的整周朝向第二室222向斜上方向延伸的环状的缝，在第二室222内的超声波振动板30的下方开口。因此，从环形提供口253提供的清洗水500沿着第2电极板32的凹球面33从凹球面33的外周朝向中心流动，积存于第二室222。
具体而言，如图2和从上方示出凹球面33的图3中箭头301所示那样，从环形提供口253提供的清洗水500沿着凹球面33从凹球面33的整个外周朝向中心部331流动，提供至第二室222而积存。即，从凹球面33的外周朝向中心部331的清洗水500从该中心部331向下方流动，积存于第二室222。
并且，在第二室222内，清洗水500的一部分如图2中箭头302所示那样在第二室222内形成涡流，另一方面，清洗水500的另一部分如箭头303所示那样沿着通过凹球面33的中心部331和喷射口241的第二室222的中心线310从凹球面33的中心朝向喷射口241流下，从喷射口241朝向下方喷射。
另外，从水提供源19持续提供规定的量的清洗水500，由此第二室222内的清洗水500的量维持为规定的量。在本实施方式中，例如控制器7将比从喷射口241喷射的清洗水500多的量的清洗水500经由环形提供口253而提供至第二室222。
另外，此时控制器7从喷射口241喷射通过对清洗水500传播超声波振动而得的超声波水。
具体而言，控制器7控制高频电源39而向超声波振动板30的第1电极板31和第2电极板32提供高频电力。即，控制器7通过高频电源39以规定的频率(例如1MHz～3MHz)重复进行电压施加的接通和断开，由此使第1电极板31产生上下方向上的伸缩运动。并且，该伸缩运动是机械性的超声波振动。
第2电极板32与第1电极板31的振动共振，从而由从喷射口241侧观察时平缓地凹陷的凹面即凹球面33对积存于第二室222的清洗水500传播超声波振动600。另外，从凹球面33对清洗水500传播的超声波振动600朝向喷射口241集中。
该超声波振动600在定位于喷射口241下方的例如几毫米～几十毫米左右的范围内的规定位置的晶片100的上表面101结成焦点，集中于该位置。即，超声波振动600的汇聚点形成于图1所示的晶片100的上表面101上。
通过这样的超声波振动的传播，能够从喷射口241朝向晶片100的上表面101喷射传播超声波振动600而得的清洗水500即超声波水。并且，通过该超声波水对晶片100的上表面101进行清洗。
如上所述，在本实施方式中，在旋转清洗机构1的超声波水喷射装置20中，从环形提供口253向作为存水部的第二室222内提供的清洗水500如图2中箭头301所示那样沿着凹球面33从凹球面33的外周朝向中心流动而提供至第二室222。
因此，即使在空气积存于朝下的凹球面33的中心附近的情况下，也能够通过从凹球面33的外周朝向中心流动的清洗水500的水流将该空气从凹球面33去除，并与清洗水500一起从喷射口241排出。
这样，在本实施方式中，能够抑制空气积存于超声波振动板30的凹球面33。因此，能够通过凹球面33良好地对积存于第二室222的清洗水500传递超声波振动，因此能够从喷射口241喷射充分传播了超声波振动的超声波水。因此，能够抑制超声波水的清洗力的降低，能够通过超声波水良好地清洗晶片100。
另外，在本实施方式中，水提供部250可以代替环形水路252和环形提供口253而如图4和图5所示那样具有圆弧状水路254和圆弧状提供口255。
圆弧状水路254是半圆周状的管，在筒状部22的下端的侧壁内设置成围绕第二室222的半周。圆弧状水路254的一部分与连接部251连接，构成为经由水提供管16和连接部251而从水提供源19提供清洗水500。提供至圆弧状水路254的清洗水500遍布圆弧状水路254的整体，从圆弧状提供口255提供至第二室222的内部。
圆弧状提供口255在作为存水部的第二室222中呈半圆周状开口。具体而言，圆弧状提供口255是从圆弧状水路254的整体朝向第二室222而在筒状部22的侧壁内按照向斜上方向延伸的方式形成的圆弧状的缝，在第二室222内的超声波振动板30的下方开口。圆弧状提供口255从超声波振动板30的外周朝向中心沿着第2电极板32的凹球面33向第二室222提供水。
在该情况下，如图4和图5中箭头304所示那样，从圆弧状提供口255提供的清洗水500沿着凹球面33从凹球面33的外周的一半朝向中心部331流动，提供至第二室222而积存。在该情况下，清洗水500通过中心部331，到达凹球面33中的距离圆弧状提供口255远的端部332，从该端部332向下方流动，积存于第二室222。
并且，在第二室222内，清洗水500的一部分如图4中箭头305所示那样在第二室222内形成涡流，另一方面，清洗水500的另一部分如箭头306所示那样沿着喷嘴部23的内壁从凹球面33的端部332朝向喷射口241流下，从喷射口241朝向下方喷射。
另外，圆弧状水路254也可以是比半圆周状短的管，圆弧状提供口255也可以在作为存水部的第二室222中以比半圆周状短的长度开口。在该情况下，如图6中箭头307所示那样，从圆弧状提供口255提供的清洗水500沿着凹球面33从凹球面33的一部分朝向中心部331流动，提供至第二室222而积存。在该情况下，清洗水500也通过中心部331而到达凹球面33中的距离圆弧状提供口255远的端部332，从该端部332向下方流动，积存于第二室222。另外，还可以在圆周方向上配置多个细孔。
并且，在该情况下，清洗水500的一部分也如图4中箭头305所示那样在第二室222内形成涡流，另一方面，清洗水500的另一部分如箭头306所示那样沿着喷嘴部23的内壁从凹球面33的端部332朝向喷射口241流下，从喷射口241朝向下方喷射。
在图4～图6所示的结构中，提供至第二室222内的清洗水500都沿着凹球面33从凹球面33的外周朝向中心流动，因此能够通过清洗水500的水流将积存于凹球面33的空气去除，并与清洗水500一起从喷射口241排出。因此，能够抑制空气积存于凹球面33并且能够通过凹球面33良好地对积存于第二室222的清洗水500传递超声波振动。
另外，也能够将本实施方式的超声波水喷射装置20应用于旋转清洗机构1以外的装置。例如也能够将超声波水喷射装置20使用于所谓的KABRA工艺。KABRA工艺是通过从锭的上表面连续地垂直照射激光而在锭中形成分离层(KABRA层)并以该KABRA层作为起点而将锭的一部分剥离来进行晶片化的加工技术。使用超声波水喷射装置20对形成有KABRA层的锭喷射超声波水，由此能够将锭的一部分容易地剥离。
另外，也能够将超声波水喷射装置20使用于所谓的激光剥离加工。激光剥离加工是对加工对象物照射高输出的激光而使加工对象物的界面加热和分解并以该界面为边界将加工对象物的一部分剥离来进行晶片化的加工技术。使用超声波水喷射装置20对形成有界面的加工对象物喷射超声波水，由此能够将加工对象物的一部分容易地剥离。
另外，超声波振动板30(第2电极板32)的凹球面33既可以形成为作为大致球面的一部分那样的穹顶状，也可以形成为作为研钵的内表面那样的穹顶状。即，凹球面33只要构成为使超声波振动朝向喷射口241集中即可。
另外，在本实施方式中，壳体21的喷嘴部23形成为朝向喷射口241缩径的圆锥筒状。关于此，喷嘴部23也可以是朝向喷射口241不缩径的圆筒形状。

Claims (2)

1.一种超声波水喷射装置，其喷射传播超声波振动而得的超声波水，其中，
该超声波水喷射装置具有：
筒状的存水部，其临时积存从水提供源提供的水；
喷射口，其从该存水部的下部喷射该水；
穹顶状的超声波振动板，其配置于该存水部的上部，与该喷射口对置，该超声波振动板的下侧成为凹球面；以及
水提供部，其具有提供口，该提供口从该超声波振动板的外周朝向中心沿着该凹球面而向该存水部提供水，
从该提供口向该存水部提供比从该喷射口喷出的水的量多的量的水，
该水沿着该凹球面从该凹球面的外周朝向中心流动，并积存于该存水部，并且，
从该喷射口喷射通过对该水传播超声波振动而得的超声波水。
2.根据权利要求1所述的超声波水喷射装置，其中，
该提供口是在该存水部中呈环状开口的环形提供口，
从该环形提供口向该存水部提供的水沿着该凹球面从该凹球面的整个外周朝向中心流动，并积存于该存水部，并且，
使该水从该凹球面的中心朝向该喷射口流下，
从该喷射口喷射通过对该水传播超声波振动而得的超声波水。
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