JP2005296884A

JP2005296884A - 超音波洗浄装置および超音波洗浄方法

Info

Publication number: JP2005296884A
Application number: JP2004119895A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 裕之山本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】ノズル口から被洗浄物に噴出させる洗浄液の量の分布を均一化でき、洗浄効率を向上できる超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】この超音波洗浄装置では、ノズル２は、供給口である噴出口７ａ〜７ｃから供給された洗浄液を撹拌してノズル口３に向わせる突起１１ａ〜１１ｃを備える。噴出口７ａ〜７ｃから噴出された洗浄液は突起１１ａ〜１１ｃに当たって、流動方向が変えられる。これにより、ノズル口３への洗浄液の流れは乱され、突起１１ａ〜１１ｃによる撹拌作用を受ける。したがって、ノズル口３から被洗浄物への洗浄液の供給ムラが発生するのを防げる。
【選択図】図１

Description

この発明は、超音波洗浄装置および超音波洗浄方法に関し、一例として、半導体基板あるいは液晶パネル用基板などの製造工程で用いられる超音波洗浄装置および超音波洗浄方法に関する。

従来、たとえば、半導体基板や液晶パネル用のガラス基板等は、高い洗浄度で洗浄することが要求されている。液晶パネル用のガラス基板等の洗浄方法としては、洗浄液中に複数枚の被洗浄基板を浸漬するディップ方式や、被洗浄物に向けて洗浄液を噴射して１枚ずつ洗浄する枚葉方式が知られている。

最近では、基板の大型化に伴い、高い洗浄度が得られコスト的にも有利な枚葉方式が採用されることが多くなっている。この枚葉方式の１つとして、被洗浄物に噴射される洗浄液に超音波振動を付与し、その振動作用で被洗浄物に付着している微粒子を除去する超音波振動方式が実用化されている。

この超音波振動方式における振動周波数としては、２０ｋＨｚ〜１.５ＭＨｚの帯域が用いられている。この洗浄液に付与した超音波振動の作用でもって、被洗浄物に付着している微粒子の結合力が低下して、洗浄液に超音波振動を付与しない場合に比べて洗浄効果が向上する。

一例として半導体装置や液晶パネルの製造工程で使用される超音波洗浄装置としては、例えば、特許文献１(特開２００２−６６４７８号公報)で提案されている。この超音波洗浄装置について、図４〜図７を参照して説明する。

図４に示した超音波洗浄装置は、ノズル１０７と洗浄液供給部１０８と超音波発生部１０９を備える。このノズル１０７はノズル口１０４と内周面に取り付けられた突起片１０６とを有する。この突起片１０６は噴出口１０５を構成している。この洗浄液供給部１０８から洗浄液配管１０３を経由して洗浄液が供給される。また、超音波発生部１０９は、ノズル１０７の底口１１０に取り付けられ、振動板１０２とこの振動板１０２に固着された振動子１０１とを有する。この振動子１０１には図示されない給電系から電力が供給される。

この超音波洗浄装置では、洗浄液供給部１０８の洗浄液配管１０３からノズル１０７内の噴出口１０５に洗浄液が供給される。突起片１０６は、噴出口１０５に供給された洗浄液を振動板１０２に向けて流し、振動板１０２によって超音波振動が付与された洗浄液はノズル１０７内を対流してノズル口１０４に向かう。この超音波洗浄装置によれば、ノズル１０７の内側に設けた突起片１０６でもって、振動板１０２からノズル口１０４に向かう流れを洗浄液に与える。これにより、超音波振動が付与された洗浄液をノズル口１０４から被洗浄物に効率よく噴出させることができる。

ところで、近年、洗浄装置は小型化しており、この小型化に伴ってノズルの内容積が減少し、ノズル内で噴出口１０５から噴出される洗浄液の対流性が向上したことから、加工が煩雑となる突起片１０６は省略されるようになった。

この突起片１０６の無い超音波洗浄装置の断面を図５に示す。また、図６は図５に示す超音波洗浄装置の斜視図である。

この超音波洗浄装置は、ノズル１３０と超音波発生部１３７を備える。このノズル１３０は、ノズル口１３３とこのノズル口１３３に連なる内室１３８、および側壁を貫通する噴出口１２９を有する。この噴出口１２９には、分岐配管１２８が接続される。この分岐配管１２８はマニホールド１２７に接続されている。一方、超音波発生部１３７は、ノズル１３０の底に取り付けられる。この超音波発生部１３７は、基部１３７Ａと、ノズル１３０の底口を塞ぐように配置される振動板１３２と、この振動板１３２に固定された振動子１３１を有する。また、上記基部１３７Ａには、ケーブル取出口１３９が接続され、このケーブル取出口１３９に電力供給用ケーブル等が挿入され、このケーブルで基部１３７Ａ内に設けられる給電部材(図示せず)に電力が供給される。

この超音波洗浄装置では、洗浄液はマニホールド１２７を経由して分岐配管１２８に導かれ、噴出口１２９からノズル１３０内に直接噴出する。なお、図５では、分岐配管１２８はノズル１３０から外された状態を示している。そして、振動子１３１が固着された振動板１３２によって、超音波振動を付与された洗浄液はノズル口１３３から噴出し、基板(図５では図示せず)へと噴出される。

ところで、図６に示すように、ノズル１３０のノズル口１３３はスリット状の細長い開口であり、ノズル１３０はノズル口１３３の長手方向に所定間隔を隔てて３つの噴出口１２９を有している。したがって、この３つの噴出口１２９に接続される３つの分岐配管１２８がマニホールド１２７に接続されている。

また、上記超音波洗浄装置は、図７(Ａ)に示すように、基板１３４を矢印Ｚの方向に搬送する搬送部１４０を備える。図７(Ａ)はノズル口１３３の上方から下方に見た様子を示す模式図である。この搬送部１４０は、上記３つの分岐配管１２８に隣接して配置され、回転軸１４１で回転される複数の搬送ローラ１３５を有する。この搬送ローラ１３５は基板１３４を支えながら回転することにより、基板１３４を矢印Ｚの方向に搬送する。この搬送ローラ１３５は、図７(Ｂ)に示すように、ノズル口１３３と基板１３４との間に所定の間隔を保った状態で基板１３４を搬送する。図７(Ｂ)は、上記矢印Ｚの方向の先から上記矢印Ｚの逆方向に上記搬送ローラ１３５,ノズル１３０,基板１３４を見た様子を示す。図７(Ａ)および図７(Ｂ)に示すように、搬送ローラ１３５は分岐配管１２８に近接配置されるので、３つの分岐配管１２８の間隔は搬送ローラ１３５の間隔によって規定される。つまり、分岐配管１２８は搬送ローラ１３５に当たらないように配置される。

このように、分岐配管１２８は搬送ローラ１３５を避けるような間隔で設けられていることに起因して、図７(Ｂ)に示すように、ノズル口１３３から噴き出す洗浄液１３６は、ノズル口１３３の長手方向における噴出し量の分布が不均一になることがある。つまり、上記噴出し量の分布は、３つの各分岐配管１２８の位置をピークとする分布となる。このような不均一な噴出し量分布では、洗浄液１３６が基板１３４に届かなくなることがある。基板１３４に洗浄液１３６が届かなければ、超音波振動が基板１３４に伝わることができず、基板１３４に対する超音波洗浄が達成されない。
特開２００２−６６４７８号公報

そこで、この発明の課題はノズル口から被洗浄物に噴出させる洗浄液の量の分布を均一化でき、洗浄効率を向上できる超音波洗浄装置および超音波洗浄方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の超音波洗浄装置は、洗浄液が供給される供給口と被洗浄物に対向させるノズル口とを有すると共に上記供給口から供給された上記洗浄液を上記ノズル口から噴出するノズルと、上記ノズルに供給された上記洗浄液に超音波振動を付与する超音波発生部とを備え、
上記ノズルは、
上記供給口から供給された上記洗浄液を撹拌して上記ノズル口に向わせる凸部を備えることを特徴としている。

この発明の超音波洗浄装置によれば、上記ノズルが備える凸部が上記洗浄液を撹拌して上記ノズル口に向わせる。これにより、上記ノズル口の各箇所に対して上記洗浄液が不均一に供給されることを抑制して、上記ノズル口の各箇所に供給される洗浄液の量を均一化できる。したがって、ノズル口から被洗浄物への洗浄液の供給ムラが発生するのを防げる。したがって、この発明によれば、被洗浄物に効率よく超音波振動を付与でき、超音波洗浄の性能を向上することができる。

また、一実施形態の超音波洗浄装置では、上記凸部は、上記供給口に向かって突き出している。

この実施形態では、上記凸部は上記供給口に向かって突き出しているので、上記供給口から供給された洗浄液は、上記凸部に向かって流動し、上記凸部で効率よく撹拌されて対流する。したがって、凸部による洗浄液の撹拌効果を高めることができる。したがって、上記ノズル口への洗浄液の供給をより均一化でき、ノズル口から被洗浄物へ洗浄液をムラ無く噴き出すことができるので、超音波洗浄性能を高めることができる。

また、一実施形態の超音波洗浄装置は、上記ノズル口はスリット状に延在しており、上記凸部は、上記ノズル口が延在している方向に複数配置されている。

この実施形態では、上記凸部は、上記ノズル口がスリット状に延在している方向に複数配置されていることで、複数の凸部によって撹拌した洗浄液を上記スリット状に延在するノズル口に沿って供給できる。したがって、上記ノズル口のスリット状の形状に対応して、上記ノズル口の各箇所に対して上記洗浄液が不均一に供給されることを抑制して、上記ノズル口の各箇所に供給される洗浄液の量を均一化できる。したがって、ノズル口から被洗浄物への洗浄液の供給ムラが発生するのを防げ、超音波洗浄性能を高めることができる。

また、一実施形態の超音波洗浄方法では、上記超音波洗浄装置の上記ノズルのノズル口から上記被洗浄物の表面に対して上記超音波振動が付与された洗浄液を噴出させて、上記被洗浄物の表面を洗浄する。この超音波洗浄方法によれば、超音波振動が付与された洗浄液を上記被洗浄物に対して均一に噴き出すことができ、被洗浄物に効率よく超音波振動を伝達できるから、超音波洗浄の性能を向上できる。

この発明の超音波洗浄装置によれば、ノズルは、供給口から供給された洗浄液を撹拌してノズル口に向わせる凸部を備えるので、上記ノズル口の各箇所に対して上記洗浄液が不均一に供給されることを抑制できる。したがって、上記ノズル口の各箇所に供給される洗浄液の量を均一化でき、ノズル口から被洗浄物への洗浄液の供給ムラが発生するのを防げる。したがって、この発明によれば、被洗浄物に効率よく超音波振動を付与でき、超音波洗浄の性能を向上することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１に、この発明の超音波洗浄装置の実施形態の断面を模式的に示す。また、図２に図１のＡ-Ａ断面を示す。

図１に示すように、この実施形態の超音波洗浄装置１は、ノズル２と、このノズル２の底面２Ａに取り付けられた超音波発生部４を備える。この超音波発生部４は凹部１４とこの凹部１４を覆う振動板５を有する。この振動板５の裏面には振動子６が固定されている。この振動子６には、凹部１４内に配置された給電体(図示せず)から電力が供給される。この給電体は、超音波発生部４の底面に取り付けられたケーブル取出口１０内に挿通されたケーブル(図示せず)でもって外部から電力が供給される。

一方、ノズル２は、先端に形成された開口であるノズル口３と、このノズル口３から後端に連なる内室１５を有する。この内室１５の後端開口１５Ａは上記振動板５で塞がれている。また、このノズル２は、ノズル口３と後端開口１５Ａとの間で内室１５から外部に貫通している噴出口７ｂを有する。図２に示すように、ノズル２は、内室１５から外部に連通する３つの噴出口７ａ,７ｂ,７ｃを有する。この３つの噴出口７ａ〜７ｃは、洗浄液が供給される供給口をなす。

また、図２に示すように、ノズル口３はスリット状に延在しており、上記３つの噴出口７ａ〜７ｃはスリット状のノズル口３に沿って所定間隔を隔てて配置されている。噴出口７ａ〜７ｃはそれぞれ雌ネジ部１６ａ〜１６ｃを有する。噴出口７ｂには、図１に示す分岐配管８ｂの雄ネジ部１７ｂが螺合されて噴出口７ｂに分岐配管８ｂが連結される。また、図２に示す雌ネジ部１６ａ,１６ｃにも、それぞれ、図１に示す分岐配管８ｂと同様の構造である分岐配管(図示せず)が連結される。上記３つの噴出口７ａ〜７ｃに連結された３本の分岐配管は、図１に示すマニホールド９に繋がっており、このマニホールド９には洗浄液が供給される。

また、この実施形態では、図２に示すように、ノズル２は、ノズル２の内室１５に形成された凸部としての３つの突起１１ａ〜１１ｃを有する。この３つの突起１１ａ〜１１ｃは、断面略Ｖ字形状であり、それぞれ、噴出口７ａ〜７ｃに向かって突き出しており、噴出口７ａ〜７ｃに対向している。この３つの突起１１ａ〜１１ｃは、ノズル口３がスリット状に延在している方向に所定間隔を隔てて配列されている。

また、この実施形態では、図２に示すように、ノズル２は、内室１５の両側に２列に配列された８つの固定用貫通孔１２を有する。この２列のうちの１列の４つの貫通孔１２は、噴出口７ａ,７ｂ,７ｃと交互に形成され、残りの１列の貫通孔１２は、突起１１ａ,１１ｂ,１１ｃと交互に形成されている。この８つの固定用貫通孔１２は、ノズル２の後端面２Ａに達している。この固定用貫通孔１２は、ノズル２を超音波発生部４に固定するのに使用される。つまり、一例として、上記貫通孔１２にシャフト等が挿通され、このシャフト等を超音波発生部４に形成した孔(図示せず)に挿通することで、ノズル２を超音波発生部４に固定する。

また、この実施形態は、一例として、図７(Ａ)に示した搬送部１４０を備え、この搬送部１４０でもって、被洗浄物としての基板１３４をスリット状のノズル口３の上方に所定の間隙を隔てた状態で、図２に示すように、ノズル口３がスリット状に延在する方向Ｙと直交する方向Ｚに搬送する。つまり、この実施形態は、基板を搬送方向Ｚに１枚ずつ搬送しながら超音波洗浄する枚葉方式の超音波洗浄装置である。

上記構成の超音波洗浄装置では、マニホールド９に導かれた洗浄液は、３つに分岐された分岐配管８ｂ等を経由して３つの噴出口７ａ,７ｂ,７ｃから内室１５内に噴出する。この内室１５内に噴出された洗浄液は、超音波発生部４の振動板５によって超音波振動が付与されると共に、上記３つの突起１１ａ〜１１ｃによって撹拌,対流されて、ノズル口３に導かれる。

つまり、各噴出口７ａ〜７ｃの正面に突起１１ａ〜１１ｃが設けられているので、噴出口７ａ〜７ｃから噴出された洗浄液は突起１１ａ〜１１ｃに当たって、各噴出口７ａ〜７ｃのＹ方向位置からずれた方向(噴出口７ａ〜７ｃに対向しない方)へ流動方向が変えられる。これにより、ノズル口３への洗浄液の流れは乱され、突起１１ａ〜１１ｃによる撹拌作用を受ける。

この突起１１ａ〜１１ｃによる撹拌作用によって、ノズル口３のスリット状延在方向(Ｙ方向)に関して、洗浄液の供給量分布を均一化できる。したがって、この実施形態によれば、超音波振動が付与された洗浄液を、スリット状のノズル口３から、被洗浄物の一例としての基板に向かってムラ無く均一に噴き付けることができる。したがって、被洗浄物の一例としての基板を効率よく超音波洗浄できる。

尚、上記実施形態では、ノズル２の内室１５に、断面略Ｖ字形状の３つの突起１１ａ〜１１ｃを有したが、図３に示すように、ノズル２の内室１５に、断面略半円形状の３つの突起２１ａ〜２１ｃを有してもよい。また、上記突起は断面が略多角形状であってもよく、曲線と直線を組合わせた断面形状であってもよい。また、突起の個数は３つに限らないのはもちろんで、３個以上や３個以下でもよい。また、上記実施形態では、開口としてのノズル口３は真っ直ぐに延びるスリット状としたが、ノズル口は湾曲しながら延在していてもよい。また、上記実施形態では、ノズル口は略長方形状であったが、楕円形状やその他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、ノズル２の内室１５の容積が比較的小さな場合としたが、内室１５の容積がより大きな場合であっても突起１１ａ〜１１ｃによる洗浄液の撹拌効果が得られる。もっとも、本実施形態のように、内室１５の容積が比較的小さな場合に、突起による洗浄液の撹拌効果がより大きくなる。

この発明の一実施形態である超音波洗浄装置の構成を示す断面図である。図１のＡ-Ａ断面を示す断面図である。上記実施形態の突起の変形例を示す断面図である。従来の超音波洗浄装置の一例を示す断面図である。従来の超音波洗浄装置の他の例を示す断面図である。図５の従来例の斜視図である。図７(Ａ)は図５の従来例の動作を説明する模式的な平面図であり、図７(Ｂ)は図５の従来例の動作を説明する模式的な正面図である。

符号の説明

１超音波洗浄装置
２ノズル
３ノズル口
４超音波発生部
５振動板
６振動子
７ａ〜７ｃ噴出口
８ｂ分岐配管
９マニホールド
１０ケーブル取出口
１１ａ〜１１ｃ、２１ａ〜２１ｃ突起
１２固定用貫通穴
１４凹部
１５内室

Claims

洗浄液が供給される供給口と被洗浄物に対向させるノズル口とを有すると共に上記供給口から供給された上記洗浄液を上記ノズル口から噴出するノズルと、上記ノズルに供給された上記洗浄液に超音波振動を付与する超音波発生部とを備え、
上記ノズルは、
上記供給口から供給された上記洗浄液を撹拌して上記ノズル口に向わせる凸部を備えることを特徴とする超音波洗浄装置。
請求項１に記載の超音波洗浄装置において、
上記凸部は、上記供給口に向かって突き出していることを特徴とする超音波洗浄装置。
請求項１に記載の超音波洗浄装置において、
上記ノズル口はスリット状に延在しており、
上記凸部は、上記ノズル口が延在している方向に複数配置されていることを特徴とする超音波洗浄装置。
請求項１に記載の超音波洗浄装置を用い、
上記超音波洗浄装置の上記ノズルのノズル口から上記被洗浄物の表面に対して上記超音波振動が付与された洗浄液を噴出させて、上記被洗浄物の表面を洗浄することを特徴とする超音波洗浄方法。