JP2004235366A - Apparatus, method, and system for ultrasonic washing - Google Patents

Apparatus, method, and system for ultrasonic washing Download PDF

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JP2004235366A JP2003021134A JP2003021134A JP2004235366A JP 2004235366 A JP2004235366 A JP 2004235366A JP 2003021134 A JP2003021134 A JP 2003021134A JP 2003021134 A JP2003021134 A JP 2003021134A JP 2004235366 A JP2004235366 A JP 2004235366A
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Toru Mizuno
徹 水野
Kyobai Kin
亨培 金
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Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
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ATOKKU KK
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and securely perform ultrasonic washing of various objects to be washed even with a relatively small-sized vibrator. <P>SOLUTION: A washing tank 100 and a vibrator 101 are provided. The vibrator is installed on the side of the bottom surface of the washing tank 100 and vibrates washing liquid 150, and the vibrator 101 is moved on the bottom surface 110 of the washing tank 100. Further, a vibrator is provided above an object to be washed which is dipped in the washing liquid 150 and vibrates the washing liquid 150. Consequently, uneven washing is prevented from being generated between the upper part and lower part of the object to be washed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、洗浄槽に注入された洗浄液を振動させることによって前記洗浄液に浸漬された洗浄対象物を洗浄する超音波洗浄装置および超音波洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波洗浄装置は、洗浄槽の底面に振動子を固定して、固定された振動子からの振動によって、洗浄対象物の洗浄をおこなっていた。また、投げ込み式の振動子もあり、この投げ込み式振動子は、あらかじめ洗浄槽の底面に振動子を沈めておいて、その後に洗浄対象物を浸漬して、洗浄をおこなっていた。
【0003】
超音波洗浄装置の内容については、たとえば、特許文献1などにその詳細が記載されている。
【特許文献1】
特開平11−221534号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法にあっては、大きな問題点の一つとして、洗浄むらが生じてしまうということがあった。特に、3次元的にも複雑な形状の洗浄対象物にあっては、細部に至るまで完全に洗浄しきれないため、洗浄むらが発生するという問題はより顕著なものとなる。また、通常、洗浄槽の底面よりも、振動子の方が小さいため、振動子を底面の中央に配置するのが一般的である。そうすることによって、底面の端の部分へは十分振動が伝わらない場合があり、それが洗浄むらの原因の一つである。
【0005】
その洗浄むらを回避すべく、十分振動が伝わらない部分の洗浄を考慮して、振動子の周波数を上げるなどして洗浄にかけると、洗浄し過ぎともなり、それによって洗浄対象物の破損、傷が生じてしまう。したがって、破損・傷などによって洗浄対象物の品質の劣化が生じたりして、製品の歩留まりが低くなってしまうという致命的な問題点があった。
【0006】
また、これらの小さな振動子を洗浄槽の底面に多数個配置することによって上記のような問題点を解決する方法もおこなわれている。しかし、この場合は、振動子の個数が増加してしまうために、装置自体の製造コストの増大をきたしてしまう。
【0007】
また、たとえば、近似300mmφ以上の大口径化が進むシリコンウエーハや大型石英ガラス基板などを洗浄する場合、これまでは、単に設置振動子の個数を増やすことで対応したり、振動子自体のサイズを大型化するなどして対応してきた。しかし、この場合も装置コストや消費電力エネルギーコストの浪費をきたしやすく、装置のメンテナンスのみならず、生産コストの面でも問題が解決されていなかった。
【0008】
この発明は、上記課題(問題点)を解決するためになされたものであり、多様な素材、形状の種類、大きさの洗浄対象物に対する超音波洗浄を効率的かつ確実におこなうことが可能な超音波洗浄装置および超音波洗浄方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、洗浄槽と、前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる第1の振動子と、前記洗浄液に浸漬された洗浄対象物の上側に配置するように設けられ、前記洗浄液を振動させる第2の振動子と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
この請求項1に記載の発明によれば、洗浄対象物の上部と下部とにおける洗浄むらを防止することができる。
【0011】
また、請求項2に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項1に記載の発明において、前記洗浄槽の上面を覆う蓋部材を備え、前記第2の振動子が、前記蓋部材の下面側に、前記蓋部材と一体として設けられたことを特徴とする。
【0012】
この請求項2に記載の発明によれば、第2の振動子を洗浄対象物の上側に容易に配置することができる。
【0013】
また、請求項3に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項2に記載の発明において、前記蓋部材を、前記洗浄対象物の出し入れに対応して開閉するように制御する蓋部材開閉制御手段を備えたことを特徴とする。
【0014】
この請求項3に記載の発明によれば、容易に洗浄対象物の出し入れをすることができる。
【0015】
また、請求項4に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の発明において、前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させる移動制御手段を備えたことを特徴とする。
【0016】
この請求項4に記載の発明によれば、洗浄液に浸漬した状態の洗浄対象物を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物の各箇所周辺の洗浄液を振動させることができる。
【0017】
また、請求項5に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項4に記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第1の振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする。
【0018】
この請求項5に記載の発明によれば、第1の振動子が洗浄対象物に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0019】
また、請求項6に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項4または5に記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第2の振動子を、前記洗浄槽に注入された洗浄の液面に沿って、あるいは前記液面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする。
【0020】
この請求項6に記載の発明によれば、第2の振動子が洗浄対象物に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0021】
また、請求項7に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項4〜6のいずれか一つに記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第1の振動子と前記第2の振動子の周波数が同じまたは近似する場合に、前記第1の振動子が移動する面における座標位置と、前記第2の振動子が移動する面における座標位置とが近似しないように、前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
【0022】
この請求項7に記載の発明によれば、第1および第2の振動子によって発生した振動が打ち消し合ってしまうのを防止することができる。
【0023】
また、請求項8に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、洗浄槽と、前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる第1の振動子と、さらに、前記洗浄槽の少なくとも一つの側面側に設けられ、前記洗浄液を振動させる第2の振動子を備えたことを特徴とする。
【0024】
この請求項8に記載の発明によれば、洗浄対象物の側部における洗浄むらを防止することができる。
【0025】
また、請求項9に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項8に記載の発明において、前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させる移動制御手段を備えたことを特徴とする。
【0026】
この請求項9に記載の発明によれば、洗浄液に浸漬した状態の洗浄対象物を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物の各箇所周辺の洗浄液を振動させることができる。
【0027】
また、請求項10に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項9に記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第1の振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする。
【0028】
この請求項10に記載の発明によれば、第1の振動子が洗浄対象物に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0029】
また、請求項11に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項9または10に記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第2の振動子を、前記洗浄槽の側面に沿って、あるいは前記側面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする。
【0030】
この請求項11に記載の発明によれば、第2の振動子が洗浄対象物に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0031】
また、請求項12に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項9〜11のいずれか一つに記載の発明において、前記移動制御手段が、前記第1の振動子と前記第2の振動子の周波数が同じまたは近似する場合に、対向する前記第2の振動子が移動する面における座標位置が近似しないように、前記第2の振動子うちの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする。
【0032】
この請求項12に記載の発明によれば、対向する第2の振動子どうしによって発生した振動が打ち消し合ってしまうのを防止することができる。
【0033】
また、請求項13に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、洗浄槽と、前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる振動子と、前記振動子を移動させる移動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【0034】
この請求項13に記載の発明によれば、洗浄液に浸漬した状態の洗浄対象物を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物の各箇所周辺の洗浄液を振動させることができる。
【0035】
また、請求項14に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項13に記載の発明において、前記移動制御手段が、前記振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする。
【0036】
この請求項14に記載の発明によれば、振動子が洗浄対象物に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0037】
また、請求項15に記載の発明にかかる超音波洗浄装置は、請求項1〜14のいずれか一つに記載の発明において、前記洗浄槽の材質が石英ガラスからなることを特徴とする。
【0038】
この請求項15に記載の発明によれば、耐強酸性に適した、半導体洗浄用の洗浄槽を得ることができる。
【0039】
また、請求項16に記載の超音波洗浄システムは、請求項1〜請求項15のいずれか一つの超音波洗浄装置を2つ以上直列に並べて配置したことを特徴とする。
【0040】
この請求項16に記載の発明によれば、製品の生産工程の中で大量の洗浄対象物を洗浄処理しなければならないような場合に、単一の超音波洗浄装置を連続的に配置させかつ効率的に洗浄処理をおこなうことができる。
【0041】
また、請求項17に記載の発明にかかる超音波洗浄方法は、洗浄槽に注入された洗浄液を振動させることによって前記洗浄液に浸漬された洗浄対象物を洗浄する超音波洗浄方法において、前記洗浄対象物の洗浄中に、前記洗浄液を振動させる振動子を移動させることを特徴とする。
【0042】
この請求項17に記載の発明によれば、洗浄液に浸漬した状態の洗浄対象物を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物の各箇所周辺の洗浄液を振動させることができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる超音波洗浄装置および超音波洗浄方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【0044】
(超音波洗浄装置の構成)
まず、超音波洗浄装置の構成について説明する。図1は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す説明図である。図1において、100は洗浄槽であり、101は底面側の振動子であり、102はX方向移動用モータであり、103はX方向移動軸であり、104はY方向移動用モータであり、105はY方向移動軸であり、106はX方向支持軸であり、107はY方向支持軸であり、108は支持部材であり、109はX方向移動補助軸である。
【0045】
さらに、図示は省略するが、X方向移動用モータ102およびY方向移動用モータ104の駆動を制御する制御部と、X方向移動用モータ102およびY方向移動用モータ104へ駆動電力を供給する駆動用電源と、各振動子へ電力を供給する振動子用電源と、を備えている。
【0046】
洗浄槽100は、ステンレスあるいは石英ガラスなどの材質によって構成される。特に、石英ガラスは、半導体洗浄用に耐強酸性に適している。そして、耐薬品性のフッ素樹脂コートがなされる。洗浄槽100の形状は、図1に示すように直方体となっている。その他の形状としては円筒状などであってもよい。洗浄槽100の材質、形状、大きさは、洗浄対象物の種類によって設計する。そして、洗浄槽100には洗浄液150が所定量注入されている。また、図示を省略するが、洗浄槽100を防音材で覆うようにしてもよい。
【0047】
振動子101は、たとえば圧電素子に対して交流電流を印加することによって超音波振動を発生させるものである。また、X方向移動用モータは102は、X方向移動軸103を回転駆動する。X方向移動軸103には、螺旋状の溝が構成されており、その溝とY方向移動用モータ104を含む部材を貫通している。さらに、上記貫通孔にも上記溝と同様の螺旋状の溝が構成されている。X方向移動用モータ102を回転させることによって、X方向移動軸103が自転し、その自転にともなって、Y方向移動用モータ104を含む部材がX方向移動軸103に沿って移動する。また、移動をより円滑におこなわせるために、X方向移動軸103の近傍には、X方向移動軸103と平行して設けられた2本のX方向支持軸106を設ける。X方向支持軸106の本数は2本に限らず、1本でもよく、また3本以上であってもよい。
【0048】
また、X方向移動補助軸109は、X方向移動軸103が設置された洗浄槽100側面と対向する側面側(図1の奥側)に、X方向移動軸103と平行に設けられる。X方向移動補助軸109は、Y方向移動軸105およびY方向支持軸107を支持する支持部材108を貫通しており、Y方向移動用モータ104を含む部材が移動するのにともなって、支持部材108はX方向移動補助軸109に沿って移動する。
【0049】
また、Y方向移動用モータ104は、Y方向移動軸105を回転駆動する。Y方向移動軸105には、螺旋状の溝が構成されており、その溝と振動子101を含む部材を貫通している。さらに、上記貫通孔にも上記溝と同様の螺旋状の溝が構成されている。Y方向移動用モータ104を回転させることによって、Y方向移動軸105が自転し、その自転にともなって、振動子101を含む部材がY方向移動軸105に沿って移動する。また、移動をより円滑におこなわせるために、Y方向移動軸105の近傍には、Y方向移動軸105と平行して設けられた2本のY方向支持軸107を設ける。Y方向支持軸107の本数は2本に限らず、1本でもよく、また3本以上であってもよい。
【0050】
このように、X方向とY方向で同様の構成を有する、振動子101の移動機構を備える。また、振動子101は、底面110に接触する状態で配置されていてもよく、あるいは底面110との間隔を設けた状態で配置されていてもよい。底面110に接触する状態で配置されると、振動が洗浄槽100にも伝えることができる。それによって、洗浄槽100全体を振動させ、洗浄効果を高めることができる。逆に、底面110との間隔を設けた状態で配置されると、洗浄槽100へは振動が伝わらないので、防音効果を高めることができる。振動子101の移動機構の詳細については後述する。
【0051】
また図2および図3は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す別の説明図(断面図)である。図2および図3において、200は洗浄対象物であり、201は蓋部材であり、202は上面側の振動子であり、203は蓋部材支持ワイヤーであり、204は洗浄対象物支持ワイヤーであり、205および206は側面側の振動子であり、250はワイヤー昇降装置である。
【0052】
図2において、洗浄対象物200は、図示を省略する挟持部材によって洗浄対象物支持ワイヤー204に接続された状態でつり下げられ、洗浄槽100に注水された洗浄液150に浸漬されている。また、蓋部材201も同様に蓋部材支持ワイヤー203によってつり下げられている。蓋部材201の下側、すなわち洗浄液150の洗浄面に面した側に振動子202が配置されている。振動子202は、蓋部材201に接触する状態で配置されていてもよく、あるいは蓋部材201との間隔を設けた状態で配置されていてもよい。
【0053】
また、洗浄槽100の内側の両側面には、同様に振動子205および206が設けられている。また、振動子205,206は、各側面に接触する状態で配置されていてもよく、あるいは各側面との間隔を設けた状態で配置されていてもよい。さらにまた洗浄槽100の内側の底面110には、図1に示した振動子101が設けられている。
【0054】
なお、図2および図3では、振動子101,202,205および206を移動させるための移動手段については図示を省略しているが、振動子202,205および206も振動子101と同様に、接している面に対して、縦横方向に自在に移動する機構を有している。
【0055】
図2では、洗浄対象物200のみが、洗浄液150に浸漬されている状態を示しており、図3では、洗浄対象物200と、その上側に、振動子202とが、洗浄液150に浸漬されている状態を示している。洗浄対象物200および蓋部材201の昇降は、ワイヤー昇降装置250によって制御される。これによって、洗浄対象物200を出し入れする際に、蓋部材201が邪魔にならないようにすることができる。
【0056】
図4は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す別の説明図であり、洗浄槽100の底面110を上側から見た図である。なお、図4においても、振動子101,205,206,401および402を移動させるための移動手段については図示を省略している。各振動子101,205,206401および402は、接している面に対して、縦横方向に自在に移動する機構を有している。図4に示すように、四方の側面に、振動子をそれぞれ設けているので、洗浄対象物200がいかなる形状であっても、また、いかなる浸漬方向であって、洗浄むらを生じさせることなく、効率的に洗浄することができる。
【0057】
(振動子の移動機構の内容)
つぎに、振動子の移動機構について説明する。図5は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の振動子の移動機構を示す説明図である。また、図6は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の振動子の移動機構を示す別の説明図(斜視図)である。
【0058】
図5において、X方向移動用モータ102を、所定の方向に回転させることによって、Y方向移動用モータ104を含む部材を、X方向移動軸103に沿ってA方向へ移動させることができる。この際、移動量はX方向移動用モータ102の回転数に依存する。Y方向移動用モータ104を含む部材のA方向への移動にともなって、Y方向移動軸105をY方向移動用モータ104を含む部材を反対方向で支えている支持部材108も同様に、X方向移動補助軸109に沿ってA方向へ移動する。これによって、Y方向移動軸105が貫通している振動子101は、A方向へ移動することになる。X方向移動用モータ102を、所定の方向とは反対の方向へ回転させると、上述の説明からも明らかなように、振動子101はB方向へ移動する。
【0059】
また、Y方向移動用モータ104を、所定の方向に回転させることによって、振動子101を含む部材を、Y方向移動軸105に沿ってC方向へ移動させることができる。この際、移動量はY方向移動用モータ104の回転数に依存する。Y方向移動用モータ104を、所定の方向とは反対の方向へ回転させると、上述の説明からも明らかなように、振動子101はD方向へ移動する。このようにして、X方向移動用モータ102およびY方向移動用モータ104の回転駆動(回転方向および回転数)を制御することによって、振動子101の底面110上の2次元の位置を設定することができる。
【0060】
なお、図5および図6では、振動子101の移動機構について説明したが、他の振動子202,205,206,401および402においても同様な移動機構を備えている。
【0061】
(超音波洗浄装置の洗浄の手順)
つぎに、洗浄の手順について説明する。図7は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の洗浄の手順を示すフローチャートである。図7のフローチャートにおいて、まず、振動子用電源をオンして、振動子(たとえば振動子101)の振動を開始する(ステップS701)。つぎに、移動領域を細分化した複数のエリアのうち、あらかじめ定められた第1のエリアへ振動子101を移動させ(ステップS702)、移動後、停止させる。
【0062】
つぎに、停止した状態で所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS703)。この所定時間は任意に定めることができる。また、エリアごとに時間を可変にするとよい。たとえば、洗浄対象物200の凹凸が多い部分に該当するエリアの場合は、通常よりも長い時間を設置し、洗浄対象物200の平板部分に該当するエリアの場合は、通常よりも短い時間を設定するようにする。
【0063】
また、振動子の振動は連続的であっても、また、間欠的であってもよい。そして、移動の際も連続して振動させておいてもよく、あるいは、移動の際は振動を停止させるようにしてもよい。これらの選択も、洗浄対象物の種類によって適宜おこなうようにすればよい。
【0064】
ステップS703において、所定時間が経過するのを待って(ステップS703:No)、所定時間が経過した場合(ステップS703:Yes)は、当該エリアにおける洗浄が完了したと判断する。そして、当該エリアが未洗浄の最後のエリアか否かを判断する(ステップS704)。ここで、最後のエリアではない場合(ステップS704:No)は、未洗浄のつぎのエリアへ振動子を移動させる(ステップS705)。その後、ステップS703へ戻って、以後、ステップS703〜S705の各処理を繰り返しおこなう。
【0065】
そして、ステップS705において、最後のエリアである場合(ステップS704:Yes)は、すべてのエリアについて洗浄を完了したと判断し、一連の処理を終了する。なお、洗浄対象物によっては、同一の洗浄対象物に対してステップS702〜705までの各処理を複数回繰り返した後、洗浄完了とするようにしてもよい。
【0066】
つぎに、移動エリアの決定処理について説明する。図8は、この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の洗浄の手順を示す別のフローチャートである。図8のフローチャートにおいて、まず、つぎのエリアへ移動する(図7のステップS705)前に、つぎの移動エリア候補を決定する(ステップS801)。これは、たとえば、未洗浄のエリアのうち、現エリアから移動距離が最短のものを選択することによっておこなうことができる。
【0067】
つぎに、当該振動子と対向する振動子の位置情報を取得する(ステップS802)。対向する振動子とは、底面用の振動子101にあっては上面用の振動子202であり、側面用の振動子205にあっては側面用の振動子206、あるいは側面用の振動子401にあっては側面用の振動子402である。位置情報とは、当該振動子が現時点で存在している位置に関する情報、あるいは、つぎに移動する移動先の位置に関する情報である。また、位置情報は、X方向移動用モータ102およびY方向移動用モータ104の駆動を制御する上記制御部から取得する。あるいは、図示を省略するが、モニタカメラなどを設置し、そのモニタカメラからの画像情報に基づいて位置情報を取得するようにしてもよい。
【0068】
ここで、ステップS801によって決定したエリア候補の移動平面上における座標と、ステップS802において取得した位置情報にかかるエリアの座標とが同一か否かを判断する(ステップS803)。
【0069】
ここで、同一の場合(ステップS803:Yes)は、他の移動エリア候補を未洗浄のエリアの中から選択することによって決定する(ステップS804)。その後、ステップS803へ戻る。ステップS803において、同一エリアでない場合(ステップS803:No)は、当該エリアへの移動処理をおこない(ステップS805)、一連の移動エリア決定処理を終了する。
【0070】
以上説明したように本実施の形態にあっては、洗浄槽100と、前記洗浄槽の底面110側に備えられ、洗浄槽100に注入された洗浄液150を振動させる振動子101と、洗浄液150に浸漬された洗浄対象物200の上側に配置するように設けられ、洗浄液150を振動させる振動子202と、を備えたため、洗浄対象物200の上部と下部とにおける洗浄むらを防止することができ、これによって、比較的小型の振動子であっても、多様な種類の洗浄対象物に対する超音波洗浄を効率的かつ確実におこなうことができる。
【0071】
また、本実施の形態にあっては、洗浄槽100の上面を覆う蓋部材201を備え、振動子202が、蓋部材201の下面側に、蓋部材201と一体として設けられたため、振動子202を洗浄対象物200の上側に容易に配置することができる。
【0072】
また、本実施の形態にあっては、蓋部材201を、洗浄対象物200の出し入れに対応して開閉するように制御するワイヤー昇降装置250を備えたため、容易に洗浄対象物200の出し入れをすることができる。
【0073】
また、本実施の形態にあっては、振動子101および振動子202の少なくともいずれか一方を移動させる制御部を備えたため、洗浄液150に浸漬した状態の洗浄対象物200を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物200の各箇所周辺の洗浄液150を振動させることができる。
【0074】
また、本実施の形態にあっては、振動子101または振動子202が、洗浄槽100の底面110に沿って、あるいは底面110と略平行な平面に沿って移動するので、振動子101が洗浄対象物200に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0075】
また、本実施の形態にあっては、振動子101が移動する面における座標位置と、振動子202が移動する面における座標位置(エリア)とが近似しないように、振動子101および振動子202の少なくともいずれか一方を移動させるため、振動子によって発生した振動が打ち消し合ってしまうのを防止することができる。
【0076】
また、本実施の形態にあっては、洗浄槽100と、洗浄槽100の底面110側に備えられ、洗浄槽100に注入された洗浄液150を振動させる振動子101と、さらに、洗浄槽100の少なくとも一つの側面側に設けられ、洗浄液150を振動させる振動子205,206,401,402を備えたため、洗浄対象物200の側部における洗浄むらを防止することができる。
【0077】
また、本実施の形態にあっては、振動子101をおよび前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させるので、洗浄液150に浸漬した状態の洗浄対象物200を移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物200の各箇所周辺の洗浄液150を振動させることができる。
【0078】
また、本実施の形態にあっては、振動子205,206,401,402を、洗浄槽100の側面に沿って、あるいは側面と略平行な平面に沿って移動させるため、振動子205,206,401,402が洗浄対象物200に接触することなく、効率的に移動することができる。
【0079】
また、本実施の形態にあっては、周波数が同じまたは近似し、対向するような振動子205と206、あるいは401と402であって周波数が同じか近似するものが移動する面における座標位置が近似しないように、振動子うちの少なくともいずれか一方を移動させるため、対向する振動子どうしによって発生した振動が打ち消し合ってしまうのを防止することができる。
【0080】
また、本実施の形態にあっては、洗浄槽100と、洗浄槽100の底面側に備えられ、洗浄槽100に注入された洗浄液150を振動させる振動子101と、振動子101を移動させる制御部を備えたため、移動させたり、回転させたりすることなく、洗浄対象物200の各箇所周辺の洗浄液150を振動させることができる。また、比較的廉価な小型の振動子であっても、比較的高価な大型の振動子の洗浄効果と同等の効果を得ることができる。
【0081】
すなわち、洗浄槽100が略直方体の場合に、振動子は、(1)底面110のみに設けられたもの、(2)上面のみに設けられたもの、(3)側面1箇所に設けられたもの、(4)側面2箇所に設けられたもの、(5)側面3箇所に設けられたもの、(6)側面4箇所に設けられたもののいずれであってもよい。
【0082】
また、(4)側面2箇所に設けられたものの場合、(4−1)対向して設けられたもの、(4−2)隣接する側面に2箇所設けられたものが挙げられる。それぞれの振動子を「固定型」あるいは「移動型」のいずれかに設定することができる。これらの設定は、洗浄対象物200の材質や形状、洗浄液150へ浸漬する際の浸入方向によって選ぶことができる。
【0083】
また、すべての面に振動子を設けておいて、洗浄対象物200を変更した場合に、その洗浄対象物200に合わせて、どの位置に配置した振動子を稼動させるかを選択するようにしてもよい。さらに、同一の洗浄対象物200に対して、洗浄液150に浸漬した状態で、当該洗浄対象物200を洗浄液150内において移動・回転などさせることなく、均一に洗浄することができるため、洗浄対象物を洗浄液150内で移動させることによって生じる洗浄液150の水圧によって破損することを確実に防止することができる。
【0084】
このようにして、より簡易な構成で、多くの種類の洗浄対象物200に対して容易に対応することが可能となる。
【0085】
また、上記超音波洗浄装置を2つ以上直列に並べて配置した超音波洗浄システムを構成してもよい。これによって、製品の生産工程の中で大量の洗浄対象物を洗浄処理しなければならないような場合に、単一の超音波洗浄装置を連続的に配置させかつ効率的に洗浄処理をおこなうことができる。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、比較的小型の振動子であっても、多様な種類の洗浄対象物に対する超音波洗浄を効率的かつ確実におこなうことが可能な超音波洗浄装置および超音波洗浄方法が得られるという効果を奏する。特に、大口径が進むシリコンウエーハや大型石英ガラス基板などを効率的かつ低コストで洗浄する装置として最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す説明図である。
【図2】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す別の説明図(断面図)である。
【図3】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す別の説明図(断面図)である。
【図4】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の構成を示す別の説明図である。
【図5】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の振動子の移動機構を示す説明図である。
【図6】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の振動子の移動機構を示す別の説明図である。
【図7】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の洗浄の手順を示すフローチャートである。
【図8】この発明の本実施の形態にかかる超音波洗浄装置の洗浄の手順を示す別のフローチャートである。
【符号の説明】
100 洗浄槽
101 (底面側)振動子
102 X方向移動用モータ
103 X方向移動軸
104 Y方向移動用モータ
105 Y方向移動軸
106 X方向支持軸
107 Y方向支持軸
108 支持部材
109 X方向移動補助軸
150 洗浄液
200 洗浄対象物
201 蓋部材
202 (上面側)振動子
203 蓋部材支持ワイヤー
204 洗浄対象物支持ワイヤー
205,206,401,402 (側面側)振動子
250 ワイヤー昇降装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic cleaning apparatus and an ultrasonic cleaning method for cleaning an object immersed in a cleaning liquid by vibrating a cleaning liquid injected into a cleaning tank.
[0002]
[Prior art]
In a conventional ultrasonic cleaning apparatus, a vibrator is fixed to the bottom of a cleaning tank, and the object to be cleaned is cleaned by vibration from the fixed vibrator. In addition, there is also a throw-in type vibrator, in which the vibrator is immersed in advance in the bottom surface of the cleaning tank, and then the object to be cleaned is immersed in cleaning.
[0003]
The details of the ultrasonic cleaning device are described in Patent Document 1, for example.
[Patent Document 1]
JP-A-11-221534
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional method, one of the major problems is that cleaning unevenness occurs. In particular, in the case of an object to be cleaned having a three-dimensionally complicated shape, the problem that cleaning unevenness occurs becomes more remarkable because it is not possible to completely clean even the details. Since the vibrator is usually smaller than the bottom surface of the cleaning tank, the vibrator is generally arranged at the center of the bottom surface. By doing so, the vibration may not be sufficiently transmitted to the end portion of the bottom surface, which is one of the causes of uneven cleaning.
[0005]
In order to avoid such unevenness in cleaning, if cleaning is performed by increasing the frequency of the vibrator in consideration of cleaning of the portion where vibration is not sufficiently transmitted, it may result in excessive cleaning, thereby causing damage and scratches on the cleaning target. Will occur. Therefore, there has been a fatal problem that the quality of the object to be cleaned is deteriorated due to breakage or damage, and the yield of products is reduced.
[0006]
In addition, a method of solving the above-described problem by arranging a large number of these small vibrators on the bottom surface of the cleaning tank has been performed. However, in this case, since the number of transducers increases, the manufacturing cost of the device itself increases.
[0007]
In addition, for example, when cleaning a silicon wafer or a large quartz glass substrate whose diameter is increasing to about 300 mmφ or more, until now, it is necessary to simply increase the number of installed oscillators or to reduce the size of the oscillator itself. It has been responding by increasing the size. However, in this case, too, it is easy to waste the apparatus cost and the power consumption energy cost, and the problem has not been solved in terms of not only the maintenance of the apparatus but also the production cost.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems (problems), and it is possible to efficiently and reliably perform ultrasonic cleaning of an object to be cleaned of various materials, types of shapes, and sizes. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic cleaning device and an ultrasonic cleaning method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an ultrasonic cleaning apparatus according to the first aspect of the present invention is provided with a cleaning tank and a first tank provided on a bottom side of the cleaning tank and configured to vibrate a cleaning liquid injected into the cleaning tank. And a second vibrator provided to be disposed above an object to be cleaned immersed in the cleaning liquid and vibrating the cleaning liquid.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent uneven cleaning of the upper and lower parts of the object to be cleaned.
[0011]
An ultrasonic cleaning apparatus according to a second aspect of the present invention is the ultrasonic cleaning apparatus according to the first aspect, further comprising a lid member that covers an upper surface of the cleaning tank, wherein the second vibrator is provided with the lid member. It is characterized by being provided on the lower surface side integrally with the lid member.
[0012]
According to the second aspect of the present invention, the second vibrator can be easily arranged above the object to be cleaned.
[0013]
An ultrasonic cleaning apparatus according to a third aspect of the present invention is the ultrasonic cleaning apparatus according to the second aspect, wherein the lid member is opened and closed so as to open and close the lid member in response to taking in and out of the object to be cleaned. A control means is provided.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, the object to be cleaned can be easily taken in and out.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus according to any one of the first to third aspects, at least one of the first vibrator and the second vibrator is provided. It is characterized by comprising a movement control means for moving one.
[0016]
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to vibrate the cleaning liquid around each portion of the cleaning object without moving or rotating the cleaning object immersed in the cleaning liquid.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the fourth aspect, the movement control unit moves the first vibrator along a bottom surface of the cleaning tank or It is characterized by being moved along a plane substantially parallel to the bottom surface.
[0018]
According to the fifth aspect of the present invention, the first vibrator can move efficiently without contacting the object to be cleaned.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the fourth or fifth aspect, the movement control means may be configured to clean the second vibrator by injecting the second vibrator into the cleaning tank. Characterized by being moved along a liquid surface or along a plane substantially parallel to the liquid surface.
[0020]
According to this configuration, the second vibrator can move efficiently without contacting the object to be cleaned.
[0021]
According to a seventh aspect of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, the movement control means may include the first vibrator and the second vibrator. When the frequencies of the vibrators are the same or approximate, the first position is set so that the coordinate position on the plane on which the first vibrator moves and the coordinate position on the plane on which the second vibrator moves do not approximate. And at least one of the vibrator and the second vibrator is moved.
[0022]
According to the invention described in claim 7, it is possible to prevent the vibrations generated by the first and second vibrators from canceling each other.
[0023]
An ultrasonic cleaning apparatus according to an eighth aspect of the present invention includes a cleaning tank, a first vibrator provided on a bottom side of the cleaning tank, and vibrating a cleaning liquid injected into the cleaning tank. And a second vibrator provided on at least one side surface of the cleaning tank and vibrating the cleaning liquid.
[0024]
According to the eighth aspect of the invention, it is possible to prevent uneven cleaning on the side of the object to be cleaned.
[0025]
According to a ninth aspect of the present invention, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the eighth aspect, a movement control unit that moves at least one of the first vibrator and the second vibrator. It is characterized by having.
[0026]
According to the ninth aspect of the present invention, the cleaning liquid around each part of the cleaning object can be vibrated without moving or rotating the cleaning object immersed in the cleaning liquid.
[0027]
Further, in the ultrasonic cleaning apparatus according to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to the ninth aspect, the movement control unit moves the first vibrator along a bottom surface of the cleaning tank or It is characterized by being moved along a plane substantially parallel to the bottom surface.
[0028]
According to the tenth aspect, the first vibrator can move efficiently without contacting the object to be cleaned.
[0029]
In the ultrasonic cleaning apparatus according to the eleventh aspect, in the invention according to the ninth or tenth aspect, the movement control means may move the second vibrator along a side surface of the cleaning tank. Alternatively, it is moved along a plane substantially parallel to the side surface.
[0030]
According to the eleventh aspect, the second vibrator can move efficiently without contacting the object to be cleaned.
[0031]
Also, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the twelfth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the ninth to eleventh aspects, the movement control means may include the first vibrator and the second vibrator. When the frequencies of the vibrators are the same or similar, at least one of the second vibrators is moved so that the coordinate position on the surface on which the opposing second vibrator moves does not approximate. Features.
[0032]
According to the twelfth aspect, it is possible to prevent the vibrations generated by the opposing second vibrators from canceling each other.
[0033]
An ultrasonic cleaning apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention includes a cleaning tank, a vibrator provided on a bottom side of the cleaning tank, and vibrating a cleaning liquid injected into the cleaning tank; And movement control means for moving.
[0034]
According to the thirteenth aspect, it is possible to vibrate the cleaning liquid around each portion of the cleaning target without moving or rotating the cleaning target immersed in the cleaning liquid.
[0035]
Further, in the ultrasonic cleaning apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to the thirteenth aspect, the movement control unit moves the vibrator along the bottom surface of the cleaning tank or with the bottom surface. It is characterized by being moved along a substantially parallel plane.
[0036]
According to this configuration, the vibrator can move efficiently without contacting the object to be cleaned.
[0037]
An ultrasonic cleaning apparatus according to a fifteenth aspect of the present invention is the ultrasonic cleaning apparatus according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the material of the cleaning tank is made of quartz glass.
[0038]
According to the fifteenth aspect of the present invention, it is possible to obtain a semiconductor cleaning bath suitable for strong acid resistance.
[0039]
An ultrasonic cleaning system according to a sixteenth aspect is characterized in that two or more ultrasonic cleaning apparatuses according to any one of the first to fifteenth aspects are arranged in series.
[0040]
According to the invention of claim 16, when a large number of objects to be cleaned have to be cleaned in a product production process, a single ultrasonic cleaning device is continuously arranged and The cleaning process can be performed efficiently.
[0041]
The ultrasonic cleaning method according to the invention according to claim 17, wherein the cleaning object is immersed in the cleaning liquid by vibrating the cleaning liquid injected into the cleaning tank. A vibrator for vibrating the cleaning liquid is moved during the cleaning of the object.
[0042]
According to the seventeenth aspect, the cleaning liquid around each part of the cleaning target can be vibrated without moving or rotating the cleaning target immersed in the cleaning liquid.
[0043]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic cleaning apparatus and an ultrasonic cleaning method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0044]
(Configuration of ultrasonic cleaning device)
First, the configuration of the ultrasonic cleaning device will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a cleaning tank, 101 denotes a vibrator on the bottom side, 102 denotes an X-direction moving motor, 103 denotes an X-direction moving shaft, 104 denotes a Y-direction moving motor, Reference numeral 105 denotes a Y-direction movement axis, 106 denotes an X-direction support axis, 107 denotes a Y-direction support axis, 108 denotes a support member, and 109 denotes an X-direction movement assist axis.
[0045]
Although not shown, a control unit that controls the driving of the X-direction movement motor 102 and the Y-direction movement motor 104 and a drive that supplies drive power to the X-direction movement motor 102 and the Y-direction movement motor 104 And a power supply for the vibrator for supplying power to each vibrator.
[0046]
The cleaning tank 100 is made of a material such as stainless steel or quartz glass. In particular, quartz glass is suitable for strong acid resistance for semiconductor cleaning. Then, a chemical-resistant fluororesin coat is applied. The shape of the cleaning tank 100 is a rectangular parallelepiped as shown in FIG. Other shapes may be cylindrical and the like. The material, shape, and size of the cleaning tank 100 are designed according to the type of the object to be cleaned. Then, a predetermined amount of a cleaning liquid 150 is injected into the cleaning tank 100. Although not shown, the cleaning tank 100 may be covered with a soundproofing material.
[0047]
The vibrator 101 generates ultrasonic vibration, for example, by applying an alternating current to a piezoelectric element. The X-direction movement motor 102 drives the X-direction movement shaft 103 to rotate. A spiral groove is formed on the X-direction moving shaft 103, and penetrates the groove and a member including the Y-direction moving motor 104. Further, a spiral groove similar to the groove is formed in the through hole. By rotating the X-direction movement motor 102, the X-direction movement shaft 103 rotates, and with the rotation, the member including the Y-direction movement motor 104 moves along the X-direction movement shaft 103. In addition, two X-direction support shafts 106 provided in parallel with the X-direction movement shaft 103 are provided in the vicinity of the X-direction movement shaft 103 in order to perform the movement more smoothly. The number of X-direction support shafts 106 is not limited to two, but may be one, or three or more.
[0048]
The X-direction movement assisting shaft 109 is provided in parallel with the X-direction movement shaft 103 on a side surface (rear side in FIG. 1) facing the side surface of the cleaning tank 100 on which the X-direction movement shaft 103 is installed. The X-direction movement assisting shaft 109 penetrates a support member 108 that supports the Y-direction movement shaft 105 and the Y-direction support shaft 107. As the member including the Y-direction movement motor 104 moves, the support member 108 moves along the X-direction movement assist axis 109.
[0049]
The Y-direction moving motor 104 drives the Y-direction moving shaft 105 to rotate. A spiral groove is formed in the Y-direction moving shaft 105, and penetrates the groove and a member including the vibrator 101. Further, a spiral groove similar to the groove is formed in the through hole. By rotating the Y-direction movement motor 104, the Y-direction movement shaft 105 rotates, and with the rotation, the member including the vibrator 101 moves along the Y-direction movement shaft 105. In addition, two Y-direction support shafts 107 provided in parallel with the Y-direction movement shaft 105 are provided in the vicinity of the Y-direction movement shaft 105 for smoother movement. The number of Y-direction support shafts 107 is not limited to two, but may be one, or may be three or more.
[0050]
As described above, the moving mechanism for the vibrator 101 having the same configuration in the X direction and the Y direction is provided. Further, the vibrator 101 may be arranged so as to be in contact with the bottom surface 110 or may be arranged so as to be spaced from the bottom surface 110. When placed in contact with the bottom surface 110, vibration can be transmitted to the cleaning tank 100. Thereby, the entire cleaning tank 100 is vibrated, and the cleaning effect can be enhanced. Conversely, when the cleaning tank 100 is disposed with an interval provided with the bottom surface 110, no vibration is transmitted to the cleaning tank 100, so that the soundproofing effect can be enhanced. Details of the moving mechanism of the vibrator 101 will be described later.
[0051]
FIGS. 2 and 3 are other explanatory views (cross-sectional views) showing the configuration of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention. 2 and 3, reference numeral 200 denotes an object to be cleaned, 201 denotes a lid member, 202 denotes a vibrator on the upper surface side, 203 denotes a lid member supporting wire, and 204 denotes a cleaning object supporting wire. , 205 and 206 are side vibrators, and 250 is a wire elevating device.
[0052]
In FIG. 2, the object 200 to be cleaned is suspended while being connected to the object supporting wire 204 by a holding member (not shown), and is immersed in the cleaning liquid 150 poured into the cleaning tank 100. In addition, the lid member 201 is also suspended by the lid member support wire 203. The vibrator 202 is arranged below the lid member 201, that is, on the side facing the cleaning surface of the cleaning liquid 150. The vibrator 202 may be arranged so as to be in contact with the lid member 201, or may be arranged so as to be spaced from the lid member 201.
[0053]
Further, vibrators 205 and 206 are similarly provided on both inner side surfaces of the cleaning tank 100. Further, the vibrators 205 and 206 may be arranged so as to be in contact with the respective side surfaces, or may be arranged so as to provide a space between the respective side surfaces. Further, a vibrator 101 shown in FIG. 1 is provided on a bottom surface 110 inside the cleaning tank 100.
[0054]
In FIGS. 2 and 3, moving means for moving the vibrators 101, 202, 205, and 206 are not shown, but the vibrators 202, 205, and 206 are also similar to the vibrator 101. It has a mechanism that can move freely in the vertical and horizontal directions with respect to the contacting surface.
[0055]
FIG. 2 shows a state in which only the cleaning target 200 is immersed in the cleaning liquid 150, and FIG. 3 shows a state in which the cleaning target 200 and the vibrator 202 above the cleaning target 200 are immersed in the cleaning liquid 150. It shows the state where it is. The lifting and lowering of the object to be cleaned 200 and the lid member 201 is controlled by the wire lifting and lowering device 250. This makes it possible to prevent the lid member 201 from being in the way when the object 200 to be cleaned is taken in and out.
[0056]
FIG. 4 is another explanatory diagram showing the configuration of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention, and is a diagram in which the bottom surface 110 of the cleaning tank 100 is viewed from above. In FIG. 4, the moving means for moving the vibrators 101, 205, 206, 401, and 402 are not shown. Each of the transducers 101, 205, 206401, and 402 has a mechanism that can freely move in the vertical and horizontal directions with respect to a surface that is in contact. As shown in FIG. 4, the vibrators are provided on the four side surfaces, respectively, so that the object 200 to be cleaned has any shape, in any immersion direction, without causing uneven cleaning. It can be washed efficiently.
[0057]
(Contents of the moving mechanism of the transducer)
Next, the moving mechanism of the vibrator will be described. FIG. 5 is an explanatory view showing a moving mechanism of the vibrator of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is another explanatory view (perspective view) showing a moving mechanism of the vibrator of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
[0058]
5, the member including the Y-direction movement motor 104 can be moved in the A direction along the X-direction movement axis 103 by rotating the X-direction movement motor 102 in a predetermined direction. At this time, the moving amount depends on the rotation speed of the X-direction moving motor 102. With the movement of the member including the Y-direction movement motor 104 in the A direction, the support member 108 supporting the Y-direction movement shaft 105 in the opposite direction to the member including the Y-direction movement motor 104 also moves in the X direction. It moves in the direction A along the movement assist shaft 109. Thus, the vibrator 101 through which the Y-direction moving shaft 105 passes moves in the A direction. When the X-direction movement motor 102 is rotated in a direction opposite to the predetermined direction, the vibrator 101 moves in the B direction as is clear from the above description.
[0059]
Further, by rotating the Y-direction movement motor 104 in a predetermined direction, the member including the vibrator 101 can be moved in the C direction along the Y-direction movement axis 105. At this time, the moving amount depends on the rotation speed of the Y-direction moving motor 104. When the Y-direction moving motor 104 is rotated in a direction opposite to the predetermined direction, the vibrator 101 moves in the D direction, as is clear from the above description. By controlling the rotation drive (rotation direction and rotation speed) of the X-direction movement motor 102 and the Y-direction movement motor 104 in this manner, a two-dimensional position on the bottom surface 110 of the vibrator 101 can be set. Can be.
[0060]
Although the moving mechanism of the vibrator 101 has been described with reference to FIGS. 5 and 6, the other vibrators 202, 205, 206, 401, and 402 have the same moving mechanism.
[0061]
(Procedure for cleaning the ultrasonic cleaning device)
Next, the cleaning procedure will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a cleaning procedure of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention. In the flowchart of FIG. 7, first, the power supply for the vibrator is turned on, and vibration of the vibrator (for example, the vibrator 101) is started (step S701). Next, the vibrator 101 is moved to a predetermined first area among a plurality of areas obtained by subdividing the moving area (step S702), and then stopped.
[0062]
Next, it is determined whether a predetermined time has elapsed in the stopped state (step S703). This predetermined time can be arbitrarily determined. Further, the time may be made variable for each area. For example, in the case of an area corresponding to a portion having a lot of irregularities of the cleaning object 200, a longer time is set than usual, and in the case of an area corresponding to a flat portion of the cleaning object 200, a shorter time is set. To do.
[0063]
Further, the vibration of the vibrator may be continuous or intermittent. Then, it may be continuously vibrated at the time of movement, or may be stopped at the time of movement. These selections may be made appropriately depending on the type of the object to be cleaned.
[0064]
In step S703, after a predetermined time has elapsed (step S703: No), if the predetermined time has elapsed (step S703: Yes), it is determined that the cleaning in the area has been completed. Then, it is determined whether or not the area is the last uncleaned area (step S704). Here, if it is not the last area (step S704: No), the vibrator is moved to the next uncleaned area (step S705). Thereafter, the process returns to step S703, and thereafter, the processes of steps S703 to S705 are repeatedly performed.
[0065]
If it is the last area in step S705 (step S704: Yes), it is determined that cleaning has been completed for all areas, and a series of processing ends. Note that, depending on the object to be cleaned, the cleaning may be completed after each of the processes from step S702 to step S705 is repeated a plurality of times for the same object to be cleaned.
[0066]
Next, the moving area determination processing will be described. FIG. 8 is another flowchart showing a cleaning procedure of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention. In the flowchart of FIG. 8, first, before moving to the next area (Step S705 in FIG. 7), the next moving area candidate is determined (Step S801). This can be performed, for example, by selecting an uncleaned area having the shortest moving distance from the current area.
[0067]
Next, position information of the vibrator facing the vibrator is obtained (step S802). The opposing vibrator is the vibrator 202 for the upper surface in the vibrator 101 for the bottom surface, the vibrator 206 for the side surface, or the vibrator 401 for the side surface in the vibrator 205 for the side surface. In this case, the vibrator 402 is for a side surface. The position information is information on a position where the vibrator is present at the present time, or information on a position of a next moving destination. The position information is obtained from the control unit that controls the driving of the X-direction movement motor 102 and the Y-direction movement motor 104. Alternatively, although not shown, a monitor camera or the like may be installed and position information may be acquired based on image information from the monitor camera.
[0068]
Here, it is determined whether or not the coordinates on the moving plane of the area candidate determined in step S801 are the same as the coordinates of the area related to the position information acquired in step S802 (step S803).
[0069]
Here, in the case of the same (Step S803: Yes), it is determined by selecting another moving area candidate from the unwashed area (Step S804). Thereafter, the process returns to step S803. If it is determined in step S803 that the areas are not the same area (step S803: No), processing for moving to the area is performed (step S805), and a series of moving area determination processing ends.
[0070]
As described above, in the present embodiment, the cleaning tank 100, the vibrator 101 provided on the bottom surface 110 side of the cleaning tank, and vibrating the cleaning liquid 150 injected into the cleaning tank 100, and the cleaning liquid 150 A vibrator 202 that is provided to be disposed above the immersed cleaning target 200 and vibrates the cleaning liquid 150 is provided, so that it is possible to prevent uneven cleaning of the upper and lower parts of the cleaning target 200, This makes it possible to efficiently and reliably perform ultrasonic cleaning of various types of objects to be cleaned even with a relatively small vibrator.
[0071]
Further, in the present embodiment, the cover 202 is provided to cover the upper surface of the cleaning tank 100, and the vibrator 202 is provided integrally with the cover 201 on the lower surface side of the cover 201. Can be easily arranged above the object 200 to be cleaned.
[0072]
Further, in the present embodiment, since the wire lifting / lowering device 250 that controls the lid member 201 to open and close in response to the loading and unloading of the cleaning target 200 is provided, the cleaning target 200 is easily inserted and removed. be able to.
[0073]
Further, in the present embodiment, since the control unit that moves at least one of the vibrator 101 and the vibrator 202 is provided, the cleaning target 200 immersed in the cleaning liquid 150 is moved or rotated. It is possible to vibrate the cleaning liquid 150 around each part of the cleaning target 200 without any trouble.
[0074]
In the present embodiment, since the vibrator 101 or the vibrator 202 moves along the bottom surface 110 of the cleaning tank 100 or along a plane substantially parallel to the bottom surface 110, the vibrator 101 is cleaned. It is possible to move efficiently without contacting the object 200.
[0075]
In the present embodiment, the vibrator 101 and the vibrator 202 are moved so that the coordinate position on the plane on which the vibrator 101 moves and the coordinate position (area) on the plane on which the vibrator 202 moves do not approximate. In order to move at least one of the above, it is possible to prevent the vibrations generated by the vibrator from canceling each other.
[0076]
In the present embodiment, the cleaning tank 100, a vibrator 101 provided on the bottom surface 110 side of the cleaning tank 100 and vibrating the cleaning liquid 150 injected into the cleaning tank 100, Since the vibrators 205, 206, 401, and 402 are provided on at least one side surface and vibrate the cleaning liquid 150, it is possible to prevent uneven cleaning on the side of the cleaning object 200.
[0077]
Further, in the present embodiment, since at least one of the vibrator 101 and the second vibrator is moved, the cleaning object 200 immersed in the cleaning liquid 150 is moved or rotated. It is possible to vibrate the cleaning liquid 150 around each part of the cleaning target 200 without any trouble.
[0078]
Further, in the present embodiment, the vibrators 205, 206, 401, and 402 are moved along the side surface of the cleaning tank 100 or along a plane substantially parallel to the side surface. , 401, 402 can move efficiently without contacting the object 200 to be cleaned.
[0079]
In the present embodiment, the coordinate positions on the plane on which the vibrators 205 and 206 or 401 and 402 having the same or similar frequency and facing each other and having the same or similar frequency move are moved. Since at least one of the transducers is moved so as not to be approximated, it is possible to prevent the vibrations generated by the opposed transducers from canceling each other.
[0080]
In the present embodiment, the cleaning tank 100, a vibrator 101 provided on the bottom side of the cleaning tank 100 for vibrating the cleaning liquid 150 injected into the cleaning tank 100, and a control for moving the vibrator 101. Since the unit is provided, the cleaning liquid 150 around each part of the cleaning target 200 can be vibrated without being moved or rotated. Further, even with a relatively inexpensive small vibrator, the same effect as the cleaning effect of a relatively expensive large vibrator can be obtained.
[0081]
That is, when the cleaning tank 100 is a substantially rectangular parallelepiped, the vibrators are (1) provided only on the bottom surface 110, (2) provided only on the upper surface, and (3) provided on one side surface. And (4) one provided at two places on the side, (5) one provided at three places on the side, and (6) one provided at four places on the side.
[0082]
Further, in the case of (4) the one provided at two places on the side surface, (4-1) the one provided at the opposite side, and (4-2) the one provided at two places on the adjacent side surface are mentioned. Each vibrator can be set to either “fixed type” or “movable type”. These settings can be selected according to the material and shape of the object 200 to be cleaned and the direction in which the object 200 is immersed in the cleaning liquid 150.
[0083]
In addition, the vibrators are provided on all surfaces, and when the object to be cleaned 200 is changed, the position of the vibrator arranged to be operated according to the object to be cleaned 200 is selected. Is also good. Further, the same cleaning target 200 can be uniformly cleaned without being moved or rotated in the cleaning liquid 150 in a state where the same cleaning target 200 is immersed in the cleaning liquid 150. Can be reliably prevented from being damaged by the water pressure of the cleaning liquid 150 caused by moving the cleaning liquid 150 in the cleaning liquid 150.
[0084]
In this manner, it is possible to easily cope with many types of cleaning targets 200 with a simpler configuration.
[0085]
Further, an ultrasonic cleaning system in which two or more ultrasonic cleaning devices are arranged in series may be configured. This makes it possible to arrange a single ultrasonic cleaning device continuously and efficiently perform the cleaning process when a large number of cleaning objects need to be cleaned in the product production process. it can.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even with a relatively small vibrator, an ultrasonic cleaning apparatus capable of efficiently and reliably performing ultrasonic cleaning of various types of objects to be cleaned is provided. This produces an effect that an ultrasonic cleaning method can be obtained. In particular, it is optimal as an apparatus for efficiently and inexpensively cleaning a silicon wafer or a large quartz glass substrate having a large diameter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is another explanatory view (cross-sectional view) showing the configuration of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is another explanatory view (cross-sectional view) showing the configuration of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is another explanatory diagram showing the configuration of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a moving mechanism of a vibrator of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is another explanatory diagram showing the moving mechanism of the vibrator of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a cleaning procedure of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is another flowchart showing a cleaning procedure of the ultrasonic cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 washing tank
101 (Bottom side) vibrator
102 X direction motor
103 X direction movement axis
104 Y direction movement motor
105 Y direction movement axis
106 X direction support shaft
107 Y-direction support shaft
108 Supporting member
109 X direction movement auxiliary axis
150 cleaning liquid
200 Items to be cleaned
201 Lid member
202 (top side) vibrator
203 Lid support wire
204 object support wire
205, 206, 401, 402 (side surface) vibrator
250 wire lifting device

Claims (17)

洗浄槽と、
前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる第1の振動子と、
前記洗浄液に浸漬された洗浄対象物の上側に配置するように設けられ、前記洗浄液を振動させる第2の振動子と、
を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
A washing tank,
A first vibrator provided on a bottom surface side of the cleaning tank and configured to vibrate a cleaning liquid injected into the cleaning tank;
A second vibrator provided to be disposed above the cleaning object immersed in the cleaning liquid, and vibrating the cleaning liquid;
An ultrasonic cleaning device comprising:
前記洗浄槽の上面を覆う蓋部材を備え、
前記第2の振動子は、前記蓋部材の下面側に、前記蓋部材と一体として設けられたことを特徴とする請求項1に記載の超音波洗浄装置。
A lid member that covers an upper surface of the cleaning tank,
The ultrasonic cleaning device according to claim 1, wherein the second vibrator is provided integrally with the lid member on a lower surface side of the lid member.
前記蓋部材を、前記洗浄対象物の出し入れに対応して開閉するように制御する蓋部材開閉制御手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の超音波洗浄装置。The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 2, further comprising a lid member opening / closing control unit that controls the lid member to open and close in response to taking in and out of the object to be cleaned. 前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させる移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の超音波洗浄装置。The ultrasonic cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising movement control means for moving at least one of the first vibrator and the second vibrator. 前記移動制御手段は、前記第1の振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項4に記載の超音波洗浄装置。The ultrasonic cleaning according to claim 4, wherein the movement control means moves the first vibrator along a bottom surface of the cleaning tank or along a plane substantially parallel to the bottom surface. apparatus. 前記移動制御手段は、前記第2の振動子を、前記洗浄槽に注入された洗浄の液面に沿って、あるいは前記液面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項4または5に記載の超音波洗浄装置。The apparatus according to claim 1, wherein the movement control unit moves the second vibrator along a liquid surface of the cleaning liquid injected into the cleaning tank or along a plane substantially parallel to the liquid surface. The ultrasonic cleaning device according to 4 or 5. 前記移動制御手段は、前記第1の振動子と前記第2の振動子の周波数が同じまたは近似する場合に、前記第1の振動子が移動する面における座標位置と、前記第2の振動子が移動する面における座標位置とが近似しないように、前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一つに記載の超音波洗浄装置。When the frequency of the first vibrator and the frequency of the second vibrator are the same or approximate, the movement control means includes: a coordinate position on a plane on which the first vibrator moves; 7. The apparatus according to claim 4, wherein at least one of the first vibrator and the second vibrator is moved so that a coordinate position on a plane on which the moving object does not move is approximated. The ultrasonic cleaning device according to item 1. 洗浄槽と、
前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる第1の振動子と、
さらに、前記洗浄槽の少なくとも一つの側面側に設けられ、前記洗浄液を振動させる第2の振動子を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
A washing tank,
A first vibrator provided on a bottom surface side of the cleaning tank and configured to vibrate a cleaning liquid injected into the cleaning tank;
An ultrasonic cleaning apparatus further comprising a second vibrator provided on at least one side surface of the cleaning tank and vibrating the cleaning liquid.
前記第1の振動子および前記第2の振動子の少なくともいずれか一方を移動させる移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項8に記載の超音波洗浄装置。The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 8, further comprising a movement control unit configured to move at least one of the first vibrator and the second vibrator. 前記移動制御手段は、前記第1の振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項9に記載の超音波洗浄装置。10. The ultrasonic cleaning according to claim 9, wherein the movement control unit moves the first vibrator along a bottom surface of the cleaning tank or along a plane substantially parallel to the bottom surface. apparatus. 前記移動制御手段は、前記第2の振動子を、前記洗浄槽の側面に沿って、あるいは前記側面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項9または10に記載の超音波洗浄装置。11. The super-moving device according to claim 9, wherein the movement control means moves the second vibrator along a side surface of the cleaning tank or along a plane substantially parallel to the side surface. Sonic cleaning equipment. 前記移動制御手段は、前記第1の振動子と前記第2の振動子の周波数が同じまたは近似する場合に、対向する前記第2の振動子が移動する面における座標位置が近似しないように、前記第2の振動子うちの少なくともいずれか一方を移動させることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一つに記載の超音波洗浄装置。The movement control means is configured such that, when the frequencies of the first vibrator and the second vibrator are the same or approximate, coordinate positions on a plane on which the opposing second vibrator moves are not approximated. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 9, wherein at least one of the second vibrators is moved. 洗浄槽と、
前記洗浄槽の底面側に備えられ、前記洗浄槽に注入された洗浄液を振動させる振動子と、
前記振動子を移動させる移動制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波洗浄装置。
A washing tank,
A vibrator that is provided on the bottom side of the cleaning tank and vibrates the cleaning liquid injected into the cleaning tank,
Movement control means for moving the vibrator,
An ultrasonic cleaning device comprising:
前記移動制御手段は、前記振動子を、前記洗浄槽の底面に沿って、あるいは前記底面と略平行な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項13に記載の超音波洗浄装置。14. The ultrasonic cleaning apparatus according to claim 13, wherein the movement control means moves the vibrator along a bottom surface of the cleaning tank or along a plane substantially parallel to the bottom surface. 前記洗浄槽の材質が石英ガラスからなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一つに記載の超音波洗浄装置。The ultrasonic cleaning apparatus according to any one of claims 1 to 14, wherein a material of the cleaning tank is made of quartz glass. 請求項1〜請求項15のいずれか一つの超音波洗浄装置を2つ以上直列に並べて配置したことを特徴とする超音波洗浄システム。An ultrasonic cleaning system, wherein two or more ultrasonic cleaning apparatuses according to any one of claims 1 to 15 are arranged in series. 洗浄槽に注入された洗浄液を振動させることによって前記洗浄液に浸漬された洗浄対象物を洗浄する超音波洗浄方法において、
前記洗浄対象物の洗浄中に、前記洗浄液を振動させる振動子を移動させることを特徴とする超音波洗浄方法。
In the ultrasonic cleaning method for cleaning the cleaning object immersed in the cleaning liquid by vibrating the cleaning liquid injected into the cleaning tank,
An ultrasonic cleaning method, wherein a vibrator for vibrating the cleaning liquid is moved during cleaning of the cleaning object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017094455A (en) * 2015-11-25 2017-06-01 株式会社ディスコ Cutting device
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CN113020104A (en) * 2021-03-24 2021-06-25 江西地康药业有限公司 Glass bottle bottled vertical ultrasonic cleaning machine for kidney-tonifying hair-blacking oral liquid preparation

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