JP2000252248A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は処理液によって不足させられるこ
とがなく、しかも超音波振動を繰り返して受け手も変形
や損傷し難くした超音波洗浄装置を提供することにあ
る。 【解決手段】 超音波振動が付与された処理液によって
被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置において、内
部に処理液が供給される本体１と、この本体に設けられ
本体内に供給された処理液を流出させるノズル体５と、
上記本体内に設けられ一方の面が本体内に供給される処
理液に接触する振動板１２と、この振動板の他方の面に
設けられ振動板を超音波振動させる超音波振動子１１と
を具備し、上記本体とノズル体のうち、少なくともノズ
ル体は、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）またはＰＥ
ＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）の合成樹脂によっ
て形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は被洗浄物を洗浄す
る処理液に超音波振動を付与するために用いられる超音
波洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、液晶製造装置や半導体製造装
置においては、液晶用ガラス基板や半導体ウエハなどの
被洗浄物を高い清浄度で洗浄することが要求される工程
がある。上記被洗浄物を洗浄する方式としては、処理液
中に複数枚の被洗浄物を浸漬するデイップ方式や被洗浄
物に向けて処理液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式
があり、最近では高い清浄度が得られるとともに、コス
ト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってき
ている。

【０００３】枚葉方式の１つとして被洗浄物に噴射され
る処理液に超音波振動を付与し、その振動作用によって
上記被洗浄物から微粒子や有機物を効率よく除去するよ
うにした洗浄方式が実用化されている。

【０００４】処理液に付与する振動は、従来は２０〜２
００ｋＨｚ程度の超音波であったが、最近では２００〜
５０００ｋＨｚ程度の極超音波帯域の音波を付与する超
音波洗浄装置が開発されている。

【０００５】ところで、上記超音波洗浄装置は本体を有
し、この本体には処理液を噴出するためのノズル体が設
けられている。また、本体内には超音波振動子が取り付
けられた振動板が保持固定されている。上記超音波振動
子には超音波発振器が接続される。この超音波発振器は
所定の周波数の電力を出力し、その電力を上記超音波振
動子に印加する。それによって、上記超音波振動子が超
音波振動するから、その超音波振動に上記振動板が連動
し、この振動板によって上記本体内に供給された処理液
に超音波振動が付与され、上記ノズル体から噴出するよ
うになっている。

【０００６】処理液としては純水だけでなく、所定の汚
れに対して高い洗浄効果を有する種々の有機溶剤が用い
られる。有機溶剤は金属を溶出する。そのため、溶出し
た金属が被洗浄物に付着して汚染の原因になるというこ
とがある。

【０００７】そこで、上記本体とノズル体とを耐薬品性
に優れたフッ素樹脂によって形成するということが行わ
れている。本体とノズル体とをフッ素樹脂によって形成
することで、その樹脂が溶出するのを防止し、被洗浄物
の洗浄効果を高めることができる。

【０００８】しかしながら、フッ素樹脂は、耐薬品性に
は優れるものの、機械的強度が低い。そのため、本体と
ノズル体とのうち、超音波振動が付与された処理液が流
通するノズル体は、その超音波振動の影響を受けて変形
や損傷し易いということがあった。とくにノズル体は、
筒形形状となっているから、超音波振動の影響を受ける
と周壁が外方へ膨らみ、ノズル体から流出する処理液の
流量が変化し、所望する洗浄効果が得られなくなるとい
うことがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の超
音波振動装置においては、処理液によるノズル体からの
金属の溶出を防止するため、金属に代わりフッ素樹脂が
用いられているが、これらの樹脂は機械的強度が低いた
め、超音波振動の影響を受けて変形したり、損傷するな
どのことがあった。

【００１０】この発明は、本体とノズル体のうちの、少
なくともノズル体が物理的特性のうちの少なくとも有機
溶剤に対する耐性及び超音波振動によって変形や損傷す
ることのない機械的強度を備えることができるようにし
た超音波振動装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、超音
波振動が付与された処理液によって被洗浄物を洗浄する
ための超音波洗浄装置において、内部に処理液が供給さ
れる本体と、この本体に設けられ本体内に供給された処
理液を流出させるノズル体と、上記本体内に設けられ一
方の面が本体内に供給される処理液に接触する振動板
と、この振動板の他方の面に設けられ振動板を超音波振
動させる超音波振動子とを具備し、上記本体とノズル体
のうち、少なくともノズル体は、ＰＢＩ（ポリベンゾイ
ミダゾール）またはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケ
トン）の合成樹脂によって形成されていることを特徴と
する。

【００１２】請求項２の発明は、超音波振動が付与され
た処理液によって被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄
装置において、内部に処理液が供給される本体と、この
本体に設けられ本体内に供給された処理液を流出させる
ノズル体と、上記本体内に設けられ一方の面が本体内に
供給される処理液に接触する振動板と、この振動板の他
方の面に設けられ振動板を超音波振動させる超音波振動
子とを具備し、上記本体とノズル体のうち、少なくとも
ノズル体は、有機溶剤に対する耐性を有するとともに、
物理的特性のうちの少なくとも機械的特性がフッ素樹脂
よりも優れた合成樹脂によって形成されていることを特
徴とする。

【００１３】請求項１と請求項２の発明によれば、本体
とノズル体のうちの少なくともノズル体は有機溶剤によ
って溶出されにくく、しかも超音波振動によって変形や
損傷しにくい強度を備えることができるから、長期間に
わたって良好な性能を維持することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照して説明する。

【００１５】図１はこの発明の第１の実施の形態を示す
ポイント型の超音波洗浄装置を示し、この装置は本体１
を有する。この本体１は、耐薬品性を備えたフッ素樹脂
あるいはフッ素系樹脂によって内部を処理液の流通部２
とした中空状に形成されている。上記本体１の側面には
上記流通部２に連通する供給口３が形成され、下端面に
は同じく流通部２に連通する流出口４が形成されてい
る。

【００１６】上記供給口３は図示しない処理液の供給源
に配管接続される。上記流出口４にはノズル体５が取付
けられている。それによって、上記供給口３から流通部
２内に供給された処理液は上記ノズル体５から図示しな
い被洗浄物に向けて噴出するようになっている。上記ノ
ズル体５は有機溶剤に対する耐性（耐薬品性）とフッ素
樹脂に比べて機械的特性に優れた合成樹脂、たとえばＰ
ＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）またはＰＥＥＫ（ポリ
エーテルエーテルケトン）の合成樹脂によって形成され
ている。

【００１７】なお、ノズル体５だけでなく、本体１もフ
ッ素樹脂に代わりＰＢＩやＰＥＥＫの材料で形成しても
よい。

【００１８】上記本体１には一端が上記流通部２に連通
し他端が本体１の上端面に開放した大径部６が形成され
ている。この大径部６は上記流通部２よりも大径に形成
されている。したがって、流通部２と大径部６との境界
部には段部７が形成されている。

【００１９】上記段部７には環状溝８が設けられ、この
環状溝８にはＯリング９が収容されている。上記段部７
には、上面に超音波振動子１１が取付けられた振動板１
２が下面の周辺部を上記Ｏリング９に接合させて設けら
れている。この振動板１２は耐薬品性を備えた材料、た
とえばサファイヤなどによって上記超音波振動子１１と
ほぼ同じ大きさに形成されている。

【００２０】上記超音波振動子１１には、図２に示すよ
うに第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとが設けられ
ている。上記第１の電極１１ａは、上記超音波振動子１
１の上面の中央部分に設けられ、上記第２の電極１１ｂ
は、上記振動板１２に接合された超音波振動子１１の下
面全体と上面の周辺部とにわたって設けられている。し
たがって、この超音波振動子１１は第１、第２の電極１
１ａ、１１ｂに後述するごとく給電されることで、第１
の電極１１ａと第２の電極１１ｂとが対向した部分が超
音波振動する。

【００２１】上記段部７に下面周辺部を係合させた上記
振動板１２の上面、つまり超音波振動子１１の上面の第
１の電極１１ａには、第１の接触子となるコイルばね１
３が下端を接触させて設けられ、上面の周辺部の第２の
電極１１ｂには押圧手段を構成するリング状の第２の接
触子としての押圧部材１４が接触している。上記コイル
ばね１３は絶縁材からなるカラ−１５に収容されてい
る。上記押圧部材１４は上記第２の電極１１ｂに電気的
に接触している。

【００２２】上記本体１の大径部６には、導電材によっ
て形成された中空円板状電極１６が設けられている。こ
の中空円板状電極１６は、下端面を上記押圧部材１４に
電気的に接触させて設けられている。

【００２３】さらに、上記大径部６には上記中空円板状
電極１６の上方からフッ素樹脂によって形成された加圧
部材１７が螺合されている。この加圧部材１７の下面に
は絶縁部材１８が設けられ、この絶縁部材１８と上記コ
イルばね１３との間には上記カラ−１５内に入り込んで
上記コイルばね１３を加圧するとともにこのコイルばね
１３と電気的に接触した電極部材１９が設けられてい
る。

【００２４】上記加圧部材１７の中央部には挿通孔２２
が形成され、ここには同軸ケ−ブル２１の一端部が挿通
固定されている。この同軸ケ−ブル２１の一端部の芯線
２１ａは上記電極部材１９に接続され、被覆線２１ｂは
上記中空円板状電極１６に接続される。そして、この同
軸ケ−ブル２１の他端部は超音波発振器２３に接続され
る。

【００２５】したがって、上記超音波発振器２３によっ
て上記超音波振動子１１の第１の電極１１ａと第２の電
極１１ｂとに電圧を印加し、この超音波振動子１１を超
音波振動させることができるようになっている。

【００２６】なお、上記本体１の大径部６の開口部に
は、液体が大径部６に流入するのを防止するためのＯリ
ング２６が設けられ、さらに上端面には加圧部材１７が
大径部６から抜け出るのを防止するための押え板２４が
ねじ２５によって固定されている。

【００２７】上記構成の超音波振動装置においては、本
体１の供給口３から流通部２内へ処理液が供給される
と、その処理液は超音波振動子１１によって超音波振動
される振動板１２によって超音波振動が付与され、ノズ
ル体５の流出口４を通って図示しない被洗浄物に噴射さ
れる。それによってその被洗浄物は超音波振動が付与さ
れた処理液によって洗浄処理されることになる。

【００２８】上記ノズル体５は有機溶剤に対する耐性を
有するとともに、物理的特性のうちの少なくとも機械的
強度がフッ素樹脂よりも高い合成樹脂、たとえばＰＢＩ
（ポリベンゾイミダゾール）またはＰＥＥＫ（ポリエー
テルエーテルケトン）によって形成されている。

【００２９】そのため、上記ノズル体５に超音波振動が
付与された有機溶剤などの薬品からなる処理液が流れて
も、溶出したり、早期に溶融されるなどのことがない。
しかも、ＰＢＩやＰＥＥＫの合成樹脂は機械的特性や熱
的特性などの物理的特性がフッ素樹脂よりも優れてい
る。それによって、上記ノズル体５に、振動板１２から
の超音波振動が直接的あるいは処理液を介して繰り返し
て伝播しても、その超音波振動によって早期に損傷した
変形するということがない。

【００３０】下記［表１］は、フッ素樹脂と、この発明
のノズル体５に用いられるＰＢＩおよびＰＥＥＫとの材
料特性を比較したものである。フッ素樹脂としては三フ
ッ化エチレン樹脂（商品名：ダイフロン）であり、ＰＢ
Ｉとしてはクラリアントジャパン株式会社が成形品とし
て商品化しているセラゾールＵ−６０（商品名）であ
り、ＰＥＥＫとしてはビクトレックス・エムシー株式会
社が商品化しているナチュラル（商品名）である。

【００３１】なお、物理的特性の比較データについては
カタログに掲載されているデータだけを［表１］に示
す。

【００３２】

【表１】

【００３３】この表１から分かるように、機械的特性で
ある引張り強度はＰＢＩやＰＥＥＫがフッ素樹脂に比べ
て優れていることが分かり、熱的特性である熱膨張係数
はＰＢＩがフッ素樹脂に比べて優れ、ＰＥＥＫがほぼ同
等であることが分かる。

【００３４】機械的特性が優れていれば、ノズル体５に
超音波振動が伝播されても、変形や損傷が発生しにくく
なり、また熱膨張係数が低ければ、超音波振動が伝播さ
れることで発熱しても、熱変形が発生しにくくなる。そ
のため、ＰＢＩやＰＥＥＫの合成樹脂で形成されたノズ
ル体５は、長期の使用によっても変形や損傷が発生しに
くくなる。

【００３５】また、耐溶剤性については、ＰＢＩは、ト
ルエン、キシレン、アセトン、ＭＥＫ、メタノール、Ｉ
ＰＡについて７日間の常圧試験で強度保持及び外観変化
なしの結果を得ており、その点はフッ素樹脂、ＰＥＥＫ
ともにほぼ同様の性能である。また、希釈したフッ化水
素酸に対しても、ＰＢＩはフッ素樹脂と同等レベルの耐
性があることが確認されている。

【００３６】上記一実施の形態ではノズル体５をＰＢＩ
やＰＥＥＫなどの合成樹脂で形成したが、ノズル体５だ
けでなく本体１もノズル体５と同様の材料で形成するよ
うにしてもよい。

【００３７】また、ノズル体５と本体１を形成する材料
は、ＰＢＩやＰＥＥＫの合成樹脂に限られず、物理的特
性のうち、少なくとも機械的特性がフッ素樹脂よりも優
れた他の合成樹脂によって形成するようにしてもよい。

【００３８】上記第１の実施の形態では超音振動動装置
としてポイント型を挙げたが、図３に示すようにバー型
であってもよい。つまり、図３に示す超音波振動装置
は、本体１Ａが断面矩形状をなしていて、この本体１Ａ
には上面に開放した収容部３１が形成されている。上記
本体１Ａの底部壁には嵌合孔３２が形成されている。

【００３９】上記本体１Ａの下面にはノズル体５Ａが接
合され、ねじ３３によって固定されている。このノズル
体５Ａには上記嵌合孔３２に嵌合する凸部３４が形成さ
れ、この凸部３４の部分にはテーパ状の流出口３５が形
成されている。

【００４０】上記流出口３５の両側には洗浄液の供給路
３６が形成され、この供給路３６には一端を上記収容部
３１内に連通させた流路３７が他端を連通させて形成さ
れている。

【００４１】上記収容部３１の内底面の上記供給路３６
の一端が開口した部分の周辺部には枠状の仕切り部材３
７が液密に接合されている。この仕切り部材３７の上面
には超音波振動子１１Ａが取着された振動板１２Ａが同
じく液密に接合されている。この振動板１２は押え部材
３８によって上記仕切り部材３７に対して液密に保持固
定されている。

【００４２】上記振動板１２Ａの上方には端子板３９が
配置されている。この端子板３９には上記超音波振動子
１１Ａの図示しない電極に電気的に接触する板ばね４１
が設けられている。

【００４３】上記端子板３９にはコイルばね４２が電気
的に接触して設けられ、このコイルばね４２は端子４３
を介して図示しない超音波発振器に接続されている。し
たがって、上記超音波振動子１１Ａに上記超音波発振器
から給電されることで、この超音波振動子１１Ａが超音
波振動するようになっている。

【００４４】そして、この第２の実施の形態において
も、上記本体１Ａとノズル体５Ａの両方あるいはノズル
体５Ａだけが第１の実施の形態と同様、ＰＢＩやＰＥＥ
Ｋなどの合成樹脂によって形成されている。なお、本体
１Ａはフッ素樹脂で形成しても差し支えない。

【００４５】このような構成によれば、第１の実施の形
態と同様、上記ノズル体５Ａが処理液によって侵食され
たり、超音波振動を繰り返して受けても、変形したり、
損傷するのを防止することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、請求項１と請求項２の発
明によれば、超音波洗浄装置を構成する本体とノズル体
のうちの、少なくともノズル体を、有機溶剤に対する耐
性を備え、しかも物理的特性のうちの少なくとも機械的
特性がフッ素樹脂よりも優れた合成樹脂で形成するよう
にした。

【００４７】そのため、種々の薬品などの処理液に対し
て腐食されることがないばかりか、超音波振動子からの
超音波振動を長期にわたって繰り返し受けても、フッ素
樹脂によって形成されている場合に比べて変形や損傷し
難いという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示す超音波洗浄
装置の縦断面図。

【図２】同じく振動子の拡大断面図。

【図３】この発明の第２の実施の形態を示す超音波洗浄
装置の縦断面図。

【符号の説明】

１，１Ａ…本体 ５，５Ａ…ノズル体 １１…超音波振動子 １２…振動板 １４…押圧部材（第２の接触子）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波振動が付与された処理液によって
   被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置において、 内部に処理液が供給される本体と、 この本体に設けられ本体内に供給された処理液を流出さ
   せるノズル体と、 上記本体内に設けられ一方の面が本体内に供給される処
   理液に接触する振動板と、 この振動板の他方の面に設けられ振動板を超音波振動さ
   せる超音波振動子とを具備し、 上記本体とノズル体のうち、少なくともノズル体は、Ｐ
   ＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）またはＰＥＥＫ（ポリ
   エーテルエーテルケトン）の合成樹脂によって形成され
   ていることを特徴とする超音波振動装置。
2. 【請求項２】 超音波振動が付与された処理液によって
   被洗浄物を洗浄するための超音波洗浄装置において、 内部に処理液が供給される本体と、 この本体に設けられ本体内に供給された処理液を流出さ
   せるノズル体と、 上記本体内に設けられ一方の面が本体内に供給される処
   理液に接触する振動板と、 この振動板の他方の面に設けられ振動板を超音波振動さ
   せる超音波振動子とを具備し、 上記本体とノズル体のうち、少なくともノズル体は、有
   機溶剤に対する耐性を有するとともに、物理的特性のう
   ちの少なくとも機械的特性がフッ素樹脂よりも優れた合
   成樹脂によって形成されていることを特徴とする超音波
   洗浄装置。