JP2001340820A - 超音波洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は振動子の長さ寸法を小さくして製
造の容易化を図ることができるようにした超音波洗浄装
置を提供することを目的とする。 【解決手段】 所定方向に搬送される基板を洗浄するた
めの超音波洗浄装置において、内部に洗浄液が収容され
る洗浄容器１１と、この洗浄容器内の洗浄液に浸漬する
状態で上記基板を搬送する搬送ローラ１４と、上記洗浄
容器の底部に上記基板の搬送方向と交差する幅方向に複
数に分割して設けられ振動子２４によって振動させられ
て上記洗浄液に超音波振動を付与する振動板２３とを具
備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は基板を超音波振動
が付与された洗浄液によって洗浄するための超音波洗浄
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶表示装置や半導体装置の製
造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基
板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程があ
る。基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の
基板を浸漬するデイップ方式や基板に向けて洗浄液を噴
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
る洗浄液に振動を付与し、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】洗浄液に振動を付与する洗浄方式におい
て、従来は２０〜５０ｋＨｚ程度の超音波が用いられて
いたが、最近では６００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚ程度の極
超音波帯域の音波を用いる超音波洗浄装置が開発されて
いる。

【０００５】振動が付与された洗浄液を基板に噴射する
と、その振動の作用によって基板に付着した微粒子の結
合力が低下するため、振動を付与しない場合に比べて洗
浄効果を向上させることができる。

【０００６】従来、基板を超音波洗浄する洗浄装置とし
ては、図４に示す構成のものが用いられていた。つま
り、この装置は、紙面に対して直交する方向に細長い本
体１を有する。この本体１にはその長手方向に沿う空間
部２が上下方向に貫通して形成されている。上記空間部
２は上端側から下端側にゆくにつれて狭幅となるテ−パ
状に形成されていて、下端は本体１の下面に開口したノ
ズル口３となっている。

【０００７】上記空間部２の上端開口はシ−ル材４を介
して振動板５で閉塞されている。この振動板５の上面に
は上記空間部２の上端開口と対応する部位に沿って細長
い矩形状の複数の超音波振動子６が取着されている。こ
の超音波振動子６には直流電圧が印加されるようになっ
ている。それによって、超音波振動子６は超音波振動す
るから、その超音波振動によって上記振動板５も振動す
る。

【０００８】上記本体１の上記空間部２の両側にはそれ
ぞれ長手方向に沿って供給路７が貫通して形成されてい
る。一対の供給路７にはその両端にそれぞれ図示しない
洗浄液の供給管が接続され、それら供給管から洗浄液が
上記空間部２に供給されるようになっている。

【０００９】上記空間部２に供給された洗浄液は超音波
振動する振動板５によって超音波振動が付与され、上記
ノズル口３から基板に向けて流出する。超音波振動が付
与された洗浄液が基板に衝突すると、その超音波振動に
よって基板に付着した微粒子が遊離し、除去されること
になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来構造によると、基板の全面を確実に洗浄するために
は、振動板５及び振動子６の長さ寸法を、基板の幅寸法
と同等若しくはそれ以上の長さにする必要がある。

【００１１】しかしながら、振動子６は圧電素子からな
る。圧電素子は粉末状のセラミック材料を成形・焼成し
て作られるため、長尺になると、品質を均一化すること
が難しい。そのため、長尺な振動子６はコスト高となる
ばかりか、使用に伴う劣化によって交換する際にもコス
ト高になるということがあった。

【００１２】また、上記ノズル口３からは基板に向けて
洗浄液を噴射する場合、洗浄液は基板の板面から周辺部
へ流れるため、多量に供給しなければ基板の板面に超音
波洗浄するに十分な洗浄液を滞留させておくことができ
ない。つまり、ノズル口３からは、基板の上面とノズル
口３との間に洗浄液が常時介在する多量の洗浄液を供給
しなければならないから、洗浄液の使用量が非常に多く
なる。

【００１３】基板が液晶表示装置用や半導体ウエハなど
のように高い清浄度が要求される場合、洗浄液としては
純水が用いられる。しかしながら、純水は高価であるた
め、使用量が増大するとランンニングコストの増加を招
くということになる。

【００１４】この発明は、短尺な振動板や振動子によっ
て基板の全面を確実に洗浄することができるようにした
超音波洗浄装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、所定
方向に搬送される基板を洗浄するための超音波洗浄装置
において、内部に洗浄液が収容される洗浄容器と、この
洗浄容器内の洗浄液に浸漬する状態で上記基板を搬送す
る搬送手段と、上記洗浄容器の底部に上記基板の搬送方
向と交差する幅方向に複数に分割して設けられ振動子に
よって振動させられて上記洗浄液に超音波振動を付与す
る振動板とを具備したことを特徴とする超音波洗浄装置
にある。

【００１６】請求項２の発明は、上記洗浄槽内には、各
振動板で発生する超音波振動が互いに干渉するのを防止
する規制部材が設けられていることを特徴とする請求項
１記載の超音波洗浄装置にある。

【００１７】請求項３の発明は、上記洗浄容器の所定方
向一端と他端との側壁の高さ方向中途部には、上記搬送
手段によって搬送される基板を洗浄容器内に搬入する搬
入口及び搬出する搬出口が形成されていることを特徴と
する請求項１記載の超音波洗浄装置にある。

【００１８】請求項１の発明によれば、振動板及び振動
子を基板の幅方向に対して複数に分割したから、振動子
の製造が容易となるばかりか、振動子や振動板の交換は
劣化した部分だけですむため、交換時のコスト低減が図
れ、さらには洗浄槽内の洗浄液に超音波振動を付与する
ため、洗浄液の使用量が比較的少なくてすむ。

【００１９】請求項２の発明によれば、洗浄槽内に設け
た規制部材によって各振動板で発生する超音波振動が他
の振動板から発生した超音波振動と干渉して打ち消し合
うのを防止したから、それぞれの振動板に発生する超音
波振動を効率よく基板に伝播することが可能となる。

【００２０】請求項３の発明によれば、洗浄容器の高さ
方向中途部に搬入口と搬出口を形成したので、基板を洗
浄液中に浸漬させてその上面と下面とを同時に洗浄する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図１乃至図３を参照して説明する。

【００２２】図１に示すこの発明の超音波洗浄装置は洗
浄容器１１を備えている。この洗浄容器１１は上面が開
口した矩形箱型状をなしている。洗浄容器１１の長手方
向の一側壁の高さ方向中途部には幅方向に沿って細長い
搬入口１２が形成され、他側壁には上記搬入口１２と同
じ高さで、同じく幅方向に沿って細長い搬出口１３が形
成されている。

【００２３】洗浄容器１１の長手方向一端側と他端側の
外方及び洗浄容器１１の内部には、搬送手段を構成する
複数の搬送ローラ１４が上面を搬入口１２及び搬出口１
３の下端面よりもわずかに高い位置にして配設されてい
る。これらの搬送ローラ１４は図示しない駆動源によっ
て所定方向に回転駆動されるようになっている。

【００２４】それによって、たとえば液晶表示装置用な
どの矩形状の基板１５が図中矢印で示すように上記搬送
ローラ１４によって上記搬入口１２から洗浄容器１１内
に搬入され、搬出口１３から搬出されるようになってい
る。洗浄容器１１の幅寸法は、上記基板１５の幅寸法よ
りも所定寸法大きく設定されている。

【００２５】なお、搬入口１２と搬出口１３の外側に
は、それぞれ洗浄容器１１内を搬送される基板１５が上
方へ浮き上がるのを防止する押えローラ１４ａが設けら
れている。それによって、基板１５が搬入口１２及び搬
出口１３を通過する際、その基板１５の上下面と搬入口
１２及び搬出口１３の上下端面との間隔が一定に維持さ
れる。

【００２６】上記洗浄容器１１内には供給管１６によっ
て純水などの洗浄液Ｌが供給される。この供給管１６は
洗浄液Ｌを貯えたタンク１７に流量を制御する制御弁１
８及びポンプ１９を介して接続されている。

【００２７】上記供給管１６から洗浄容器１１内に供給
された洗浄液Ｌは上記搬入口１２と搬出口１３から流出
し、洗浄容器１１の底部に設けられたドレンパン２０で
受けられる。このドレンパン２０には排液管２１が接続
されている。それによって、洗浄容器１１から流出した
洗浄液は上記排液管２１を通って排出されるようになっ
ている。

【００２８】洗浄容器１１に供給される洗浄液Ｌの量
は、上記制御弁１８によって制御することができ、後述
するごとく基板１５を洗浄する場合には、液面が搬入口
１２及び搬出口１３よりも上方になり、しかも洗浄容器
１１の上端面からオーバフローしないように設定されて
いる。

【００２９】それによって、基板１５は、洗浄液Ｌに浸
漬して洗浄容器１１内を搬送されるされることになる。
つまり、上記供給管１６、制御弁１８及びポンプ１９は
洗浄容器１１内の液面を所定の高さに維持する液面維持
手段を構成している。

【００３０】なお、洗浄液Ｌを、洗浄容器１１の上面か
らオーバフローさせるよう制御弁１８による洗浄液Ｌの
供給量を設定してもよい。

【００３１】上記洗浄容器１１の底部には、図２に示す
ように複数の開口部２２、この実施の形態では４つの開
口部２２が洗浄容器１１の幅方向において端部が図中Ｒ
で示すラップ代で重なるよう千鳥状に形成されている。

【００３２】図中Ｗ_１で示す洗浄容器１１の幅方向一端
の開口部２２の端部と、他端の開口部２２の端部との間
の寸法は、基板１５の幅寸法Ｗ_２よりも大きく設定され
ている。

【００３３】各開口部２２は、洗浄容器２２の外底面か
ら接合されたタンタルなどの金属板からなる振動板２３
によって液密に閉塞されている。この振動板２３の下面
には、ニオブ酸リチウムやチタン酸バリウムなどのセラ
ミック材料の粉末を成形・焼成して形成された振動子２
４が接着固定されている。

【００３４】振動子２４は帯板状をなしていて、各振動
板２３の長さ方向ほぼ全長にわたる長さとなっている。
したがって、洗浄容器１１には、振動板２３に取り付け
られた振動子２４が洗浄容器１１の幅方向全長にわたっ
て設けられていることになる。

【００３５】各振動子２４は図示しない超音波発振器に
電気的に接続されている。超音波発振器は振動子２４に
超音波周波数の電圧を印加し、その周波数で振動子２４
を振動させるようになっている。

【００３６】洗浄容器１１の内底部には、各開口部２２
の周囲を囲む角筒状の規制部材２５が立設されている。
この規制部材２５には、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
に両側壁の下端部を外方へ斜めに折り曲げて流入部２６
が形成されているとともに、長手方向両端の側壁下端は
外方へほぼ直角に折り曲げて取付け部２７に形成され、
さらに両側壁の上端部は外方へ斜めに折り曲げたガイド
部２８に形成されている。

【００３７】そして、この規制部材２５は上記取付け部
２７を上記洗浄容器１１の内底部に接合固定して開口部
２２の周囲を覆う状態で設けられている。

【００３８】つぎに、上記構成の超音波洗浄装置によっ
て基板１５を洗浄する場合について説明する。

【００３９】洗浄容器１１内に洗浄液Ｌを液面が搬入口
１２及び搬出口１３よりも高く維持できる流量で供給
し、振動子２４に超音波周波数の電圧を印加して振動板
２３を超音波振動させる。その状態で、搬送ローラ１４
によって基板１５を搬入口１２から洗浄容器１１内へ搬
入する。

【００４０】洗浄容器１１内に搬入された基板１５は超
音波振動する振動板２３によって超音波振動が付与され
た洗浄液Ｌで超音波洗浄される。洗浄容器１１内の洗浄
液Ｌの液面は、搬入口１２よりも高い位置にあるから、
洗浄容器１１内に搬入された基板１５は洗浄液Ｌ中に浸
漬した状態で搬送される。そのため、基板１５は振動板
２３に対向する下面と同時に上面も超音波洗浄されるこ
とになる。

【００４１】振動板２３が設けられた開口部２２の周囲
は筒状の規制部材２５によって覆われている。そのた
め、振動板２３で発生した超音波振動は、図１に矢印Ｂ
で示すように規制部材２５内の洗浄液Ｌを伝播して上昇
し、その上端開口から基板１５の下面及びこの下面を透
過して上面に作用する。

【００４２】つまり、振動板２３で発生した超音波振動
は、規制部材２５の内部を伝播するので、隣接する他の
振動板２３で発生した超音波振動と干渉して打ち消し合
うのを防止できる。そのため、振動板２３の超音波振動
を効率よく基板１５に伝播させることができるから、基
板１５の洗浄効率を高めることができる。

【００４３】振動板２３は洗浄容器１１の幅方向に対し
て複数に分割されているから、１つの振動板２３及びそ
の振動板２３に取り付けられた振動子２４の長さ寸法
を、基板１５の幅寸法に比べて十分に短くすることがで
きる。そのため、振動子２４の製造が容易となるため、
そのコストの低減を図ることができ、さらには使用にと
もなう劣化などによって交換する場合にも、部分的に交
換できることにより、コストを低減することができる。

【００４４】分割された複数の振動子２４は、洗浄容器
１１の幅方向ほぼ全長にわたるよう、洗浄容器１１の幅
方向にラップ代Ｒで重合して配置されている。そのた
め、振動子２４を複数に分割しても、基板１５には、幅
方向において超音波振動が付与された洗浄液Ｌが作用し
ない部分が生じないから、基板１５の全面を確実に洗浄
することができる。

【００４５】基板１５の下面と上面を洗浄した洗浄液Ｌ
は、基板１５の上下面と搬入口１２及び搬出口１３との
隙間から流出する。したがって、基板１５を洗浄するこ
とで汚れを含んだ洗浄液Ｌが洗浄容器１１内に残留しに
くいから、洗浄された基板１５に汚れが再付着するのを
防止することができる。

【００４６】なお、洗浄液Ｌの供給量を、洗浄容器１１
の上面からオーバフローするように設定すれば、汚れを
含む洗浄液Ｌがより一層、洗浄容器１１内に残留し難く
なるから、洗浄効果を高めることができる。

【００４７】基板１５を洗浄容器１１内の洗浄液Ｌに浸
漬させて洗浄するようにしているから、洗浄液Ｌの供給
量は、搬入口１２と搬出口１３から流出する量とほぼ同
じに設定すれば、液面を上記搬入口１２及び搬出口１３
よりも高く維持することができる。

【００４８】搬入口１２と搬出口１３の大きさは、基板
１５の断面積よりもわずか大きくすればよい。そのた
め、洗浄液Ｌを基板１５に直接噴射して洗浄する場合に
比べて洗浄容器１１からの洗浄液Ｌの流出量を十分に少
なくすることができるから、洗浄液Ｌの使用量を従来よ
りも少なくすることができる。

【００４９】この発明は上記一実施の形態に限定される
ものでなく、種々変形可能である。たとえば、振動板に
付与された超音波振動が周囲に分散するのを防止するた
めに、各開口部の周囲を覆う状態でそれぞれ角筒状の規
制部材を設けたが、規制部材は全体の開口部を覆う大き
さあるいは２つ以上の開口部を覆う大きさであっても差
し支えない。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、振動板及び振
動子を基板の幅方向に対して複数に分割したから、振動
子を基板の幅寸法に比べて十分に短くすることができ
る。

【００５１】そのため、振動子の製造が容易となること
でコストを低減することができるばかりか、振動子や振
動板を交換する場合には、部分的に交換できるから、交
換時のコストを低減することもできる。

【００５２】さらに、基板を洗浄槽内の洗浄液に浸漬さ
せて洗浄するため、洗浄液を基板に噴射して洗浄する場
合に比べて洗浄液の使用量が比較的少なくてすむ。

【００５３】請求項２の発明によれば、洗浄槽内に規制
部材を設け、この規制部材によって各振動板で発生する
超音波振動が互いに干渉して打ち消し合うのを防止し
た。

【００５４】そのため、振動板に発生する超音波振動を
洗浄液を介して基板に効率よく伝播することができるか
ら、洗浄効率を向上させることができる。

【００５５】請求項３の発明によれば、洗浄容器の高さ
方向中途部に搬入口と搬出口を形成した。

【００５６】そのため、洗浄容器内における洗浄液の液
面を搬入口及び搬出口よりも高く維持することで、基板
を洗浄液中に浸漬させることができるから、基板の上面
と下面とを同時に洗浄することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す超音波洗浄装置
の概略的構成を示す断面図。

【図２】洗浄容器の底部に形成された開口部の配置状態
を示す洗浄容器の平面図。

【図３】（ａ）は規制部材の斜視図、（ｂ）は断面図。

【図４】従来の超音波洗浄装置の断面図。

【符号の説明】

１１…洗浄容器 １２…搬入口 １３…搬出口 １４…搬送ローラ ２３…振動板 ２４…振動子 ２５…規制部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向に搬送される基板を洗浄するた
   めの超音波洗浄装置において、 内部に洗浄液が収容される洗浄容器と、 この洗浄容器内の洗浄液に浸漬する状態で上記基板を搬
   送する搬送手段と、 上記洗浄容器の底部に上記基板の搬送方向と交差する幅
   方向に複数に分割して設けられ振動子によって振動させ
   られて上記洗浄液に超音波振動を付与する振動板とを具
   備したことを特徴とする超音波洗浄装置。
2. 【請求項２】 上記洗浄槽内には、各振動板で発生する
   超音波振動が互いに干渉するのを防止する規制部材が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の超音波洗
   浄装置。
3. 【請求項３】 上記洗浄容器の所定方向一端と他端との
   側壁の高さ方向中途部には、上記搬送手段によって搬送
   される基板を洗浄容器内に搬入する搬入口及び搬出する
   搬出口が形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の超音波洗浄装置。