JP2007203140A - ワークの薬液洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
薬液循環型の薬液洗浄装置において、洗浄により発生する薬液泡等により循環流路へエアが侵入して装置がエアーロックされることを防止でき、あるいはエアーロックが発生し難いワークの薬液洗浄方法および洗浄装置を提供することにある。
【解決手段】
この発明は、オーバフロー槽の排出孔に渦が発生開始する薬液面の高さか、その手前で排出される薬液の液面を検出する第１の液面検出センサを設けているので、たとえ、オーバフロー槽から排出される薬液に泡が生じていても泡は渦に巻き込まれて薬液タンク側へに送り込まれないで済む。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ワークの薬液洗浄方法および洗浄装置に関し、詳しくは、ウエハやハードディスク、光ディスクようなディスク（円板）の汚れをリンス溶剤などを使用して超音波洗浄等を行う薬液循環型の薬液洗浄装置において、薬液泡等による循環流路へのエアの侵入による装置のエアーロックを防止でき、あるいはエアーロックが発生し難いようなワークの薬液洗浄方法および洗浄装置に関する。

例えば、ハードディスクのサブストレートなどでは、研削、研磨、スパッタリング、メッキ等の工程の後にディスクの薬液洗浄が行われている。このようなハードディスクや、ウエハのようなディスクの薬液洗浄には、複数の洗浄工程と洗浄後の乾燥工程とがある。
洗浄工程では、通常、垂直に複数枚のディスクを配列したキャリア（あるいはトレイ）を洗浄液の槽に浸けて超音波等により洗浄する装置が知られている。この場合には、洗浄後のディスクの乾燥は、キャリア（あるいはトレイ）を乾燥室に搬送してそこで行われる。
このようなキャリア洗浄に換えて、シャワー洗浄槽、薬液洗浄槽、超音波洗浄槽、純水洗浄槽それぞれにコンベアを設けて、ディスクを各槽においてコンベア搬送して順次各槽を移動させて洗浄するスクラブ洗浄装置が公知である（特許文献１）。
超音波洗浄槽でのディスク等のワークの洗浄は、リンス等の溶剤が薬液として使用される。薬液は、通常、薬液タンクと超音波洗浄槽とを並置してオーバフローした薬液を薬液タンクに還流させて循環させる形態を採る。この種の循環型のワークの薬液洗浄方法および洗浄装置が公知である（特許文献２）。
特開２００１−９６２４５号公報 特開２００２−１５７２４０号公報

特許文献２に示されるように、薬液タンクと超音波洗浄槽とを並置すると、洗浄装置全体の床面積が大きくなり、しかも、長期間連続洗浄を行う場合には大きな薬液タンクが必要であり、装置全体が大型化する問題がある。
一方、ハードディスクは、現在では自動車製品や家電製品、音響製品の分野にまで浸透し、２．５インチから１．８インチに、さらには１．０インチ以下のハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）が使用されてきており、ＨＤＤ自体が小さくなってきている。
そこで、ＨＤＤの小型化に対応して洗浄装置を小型化するために、超音波洗浄槽の下側、特に、床下などに薬液タンクを設けて床面積を少なくすることが行われている。超音波洗浄槽の下側に薬液タンクを設けると、薬液タンクの液面が超音波洗浄槽の液面よりも低い位置になる関係で薬液タンクを密閉型して密閉型の還流路を採ることになる。
このような薬液循環洗浄システムにおいて、オーバフローした薬液を薬液タンクへ還流させる場合に薬液タンクが超音波洗浄槽の下流に位置するので、オーバフローした薬液が勢いよく流れ出して薬液泡が発生するとともにその泡液が還流することでエアが密閉型の還流路あるいは密閉型の薬液タンクに侵入して洗浄装置がエアーロックされて薬液循環が停止していまう問題が生じる。
洗浄装置がエアーロックされたときにはて薬液タンクと還流路のエアー抜き作業を行わなければならなくなる。薬液タンクと還流路のエアー抜き作業は、作業時間を要し、薬液タンクのエア抜き作業が頻繁に必要であり、効率のよいワーク洗浄ができない問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、薬液循環型の薬液洗浄装置において、洗浄により発生する薬液泡等により循環流路へエアが侵入して装置がエアーロックされることを防止でき、あるいはエアーロックが発生し難いワークの薬液洗浄方法および洗浄装置を提供することにある。

このような目的を達成するためのこの発明のワークの薬液洗浄方法および洗浄装置の特徴は、薬液タンクが薬液洗浄槽の下流で低い位置に配置される密閉型のものであり、オーバフロー槽の薬液が排出されて薬液に渦が発生開始する高さかそれより高い液面高さに薬液量なったことをオーバフロー槽に設けられた第１の液面検出センサにより検出し、この検出に応じてオーバフロー槽と薬液タンクとを連通させる流路に設けられた開閉弁を閉じ、薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量がオーバフロー槽に蓄えられる液面高さになったことをオーバフロー槽に設けられた第２の液面検出センサにより検出し、この検出に応じて開閉弁を開くものである。

このように、この発明にあっては、オーバフロー槽の排出孔に渦が発生開始する薬液面の高さか、その手前で排出される薬液の液面を検出する第１の液面検出センサを設けているので、たとえ、オーバフロー槽から排出される薬液に泡が生じていても泡は渦に巻き込まれて薬液タンク側へに送り込まれないで済む。
発明者がエアーロックを調査し、研究した結果、渦が生じると、薬液泡が渦に巻き込まれて排出還流路に侵入して開閉弁近くで薬液泡が破裂し、エアーロックが発生して洗浄装置の薬液循環が停止することが判った。
第２の液面検出センサの液面検出位置は、薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量がオーバフロー槽に蓄えられる液面高さに設定されているので、排出の際の薬液面が薬液残量によりその分上昇したとしても薬液タンクが薬液洗浄槽に補充される薬液量についての問題が生じない。
なお、オーバフロー槽の壁面は、前記の薬液残量より上部における薬液量が薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量がオーバフロー槽に蓄えられる液面高さより高い。
その結果、薬液循環型の薬液洗浄装置において、洗浄により発生する薬液泡等により循環流路へエアが侵入して洗浄装置がエアーロックされることを実質的に防止でき、あるいはエアーロックが発生し難いので、薬液タンクと還流路のエアー抜き作業がなくなるか、あるいは薬液タンクのエア抜き作業を低減でき、効率のよいワーク洗浄ができる。

図１は、この発明の一実施例のワークの薬液洗浄装置の主要部の説明図であり、図２は、薬液循環制御のフローチャート、そして図３は、フロート型の液面センサの説明図である。
図１において、１０は、ワークの薬液洗浄装置であって、１はその超音波洗浄槽、２はその薬液タンク、３は循環ポンプ、４は、排出還流路、５は、この排出還流路４に設けれた開閉弁、６，７はそれぞれ薬液供給路、８は弁駆動機構、９は薬液である。
超音波洗浄槽１は、床面２１を介して薬液タンク２の上部に位置していて、矩形筺体の形状をした薬液洗浄槽１１と、薬液洗浄槽１１の底に設けらたれ薬液分散供給ノズル１２、この薬液洗浄槽１１の上部縁の周囲にフランジ状に突出し、溝を形成するオーバフロー槽１３、そして超音波洗浄槽１の底面外側に設けられた超音波発生装置１４とからなる。
なお、薬液分散供給ノズル１２は、薬液洗浄槽１１の上部まで延びた導入管１２ａを有している。
洗浄される磁気ディスク、そのサブストレート（基板本体）等のワークは、ハンドリングロボット（図示せず）により薬液洗浄槽１１の上部にキャリア（あるいはトレイ）で運ばれて薬液洗浄槽１１に浸漬される。

オーバフロー槽１３は、薬液洗浄槽１１の壁面１１ａの上部よりも高い壁面１３ａを有していて、壁面１３ａの高さは、図１に示すオーバフロー槽１３の薬液量が前記した薬液残量に対応していて、これより上部における薬液量が薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量がオーバフロー槽に蓄えられる液面高さより高い。
オーバフロー槽１３の底面１３ｂには、排出孔１３ｃ（図３参照）に排出管１５が結合されていて、開閉弁５が開いたときにオーバフローした薬液９がオーバフロー槽１３、そして排出孔１３ｃ，排出管１５を経て、排出還流路４ａ，開閉弁５、排出還流路４ｂを介して薬液タンク２の内部へ流出する。
なお、排出還流路４ｂの薬液排出側の先端４ｃは、薬液タンク２の薬液表面より下側に位置している。
薬液タンク２に貯蔵された薬液９は、薬液供給路６から循環ポンプ３へと至り、ここで汲み上げられた薬液９は、循環ポンプ３から薬液供給路７を通って薬液分散供給ノズル１２の導入管１２ａへと供給され、薬液分散供給ノズル１２の底部に設けられた多数の孔から、薬液洗浄槽１１の底面側へと流出され、それにより増加した量の薬液がオーバフロー槽１３へとあふれ出す。

▲で示す位置には、それぞれフロート型の液面センサ１６〜１９が設けられている。図３は、その一例として液面センサ１６の構造を示したものである。
図３において、液面センサ１６は、中空円筒状の磁石Ｍと中空に挿入されたリードスイッチＬを有する細い支柱Ｓとからなるもので、磁石Ｍが液面上に浮いて液面に沿って上下移動し、リードスイッチＬの接点位置に対応した位置でリードスイッチがＯＮになる構造である。
なお、２２は、リードスイッチＬのリード線であり、コントローラ２０に接続されている。
このような構造の液面センサ１６は、底面１３ｂから泡排出防止位置ＦLの高さに設けられたフロート型のセンサであり、高さＦLは、オーバフロー槽１３の薬液が排出され薬液が少なくなったときに渦の発生開始する所定の分量の残留薬液量か、それより多い薬液量（図１に示す前記した薬液残量）を確保するようにそれより高い位置に設置されている。
これは、渦が生じると、薬液泡が渦に巻き込まれて排出還流路４に侵入して開閉弁近くで薬液泡が破裂し、エアーロックが発生して装置の薬液循環が停止することが判ったからである。希ではあるが、循環ポンプ３に薬液泡が侵入したときも同様にエアーロックが発生する現象がある。

液面センサ１７は、オーバフロー液の上限検出のフロート型のセンサであり、オーバフロー液の排出開始位置センサであって、薬液残量よりも上にある薬液量が薬液タンク２に補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量がオーバフロー槽に蓄えられる液面高さＦHになったことを検出して開閉弁５を開き、薬液を薬液タンク２に還流させる。
液面センサ１８は、薬液洗浄槽１１において満杯に近い薬液９の液面に対応して設けられ、循環ポンプ３の駆動停止のフロート型のセンサである。
液面センサ１９は、薬液タンク２側に設けられたフロート型のセンサであって、薬液タンク２の上部の密閉蓋２ａより下側に位置している。この位置より薬液が低下したときには純水が薬液タンク２に補充される。
２０はコントローラであり、各液面センサ１６〜１９からの信号に応じて弁開閉機構８を制御して開閉弁５の開閉と循環ポンプ３の駆動、そしてその停止とを行う。

以下、図２の薬液循環制御のフローチャートに従ってコントローラ２０による薬液９の循環について説明する。
まず、薬液洗浄槽１１に薬液９が満たされ、薬液タンク２には液面センサ１９により上に液面があるとし、開閉弁５は閉じた状態にあるとする。
薬液洗浄装置１０が可動状態となると、コントローラ２０は、液面センサ１９の検出信号の判定に入り（ステップ１０１）、ここで、液面センサ１９の検出信号の入力がコントローラ２０にないときにはＮＯとなり、循環ポンプ３が駆動状態にあるか否かの判定を行う（ステップ１０２）。ここでＮＯとなり、循環ポンプ３が駆動状態になく、液面センサ１９により薬液タンク２の液面が純水補給開始となる下限より上にあることが検出されると、コントローラ２０は、循環ポンプ３と超音波発生装置１４を駆動して超音波洗浄に入る（ステップ１０３）。これにより薬液タンク２の薬液９が薬液洗浄槽１１に送り出される。そして、薬液９が薬液洗浄槽１１に供給されながらディスクの超音波洗浄が行われる。
なお、ステップ１０２で循環ポンプが駆動中であるときには、次のステップ１０４へと移行して液面センサ１８の検出信号を監視するループに入る。
次に、コントローラ２０は、液面センサ１８の検出信号の判定に入り（ステップ１０４）、液面センサ１８の検出信号の入力がコントローラ２０にないときにはＮＯとなり、ここでＮＯとなったときには、コントローラ２０は、次に液面センサ１７の検出信号の監視ループに入る（ステップ１０５）。

薬液洗浄槽１１からは供給量に応じた薬液９がオーバフローとなり、オーバフロー槽１３において、図１に示す薬液残量から上に薬液９がたまり出し、さらにその液面が上昇していく。
薬液タンク２の薬液９の薬液洗浄槽１１への供給に応じてオーバフロー槽１３の薬液９の液面やがて液面センサ１７の位置になると、液面センサ１７により薬液タンク２の薬液９の液面が上限の液面ＦHにあることが検出され、コントローラ２０に液面センサ１７から検出信号が送られる。このとき、コントローラ２０は、この検出信号を受けて開閉弁５を開く（ステップ１０６）。このときには、薬液タンク２の薬液９の液面は、薬液を補充すべき時点である点線位置まで降下しているが、オーバフローしたオーバフロー槽１３の薬液９は、薬液タンク２へと戻され、薬液９の液面は、実線位置へと向かって上昇していく。

次に、コントローラ２０は、液面センサ１６の検出信号の監視ループに入る（ステップ１０７）。オーバフロー槽１３の薬液９の液面が液面センサ１６に至ると、液面センサ１６からコントローラ２０に検出信号が送られ、コントローラ２０は、コントローラ２０は開閉弁５を閉じる（ステップ１０８）。
コントローラ２０は、洗浄処理終了かの判定をして（ステップ１０９）、ＮＯのときにはステップ１０１へと戻り、同様な処理を繰り返す。ここで、ＹＥＳのときには、循環ポンプ３と超音波発生装置１４の駆動を停止して（ステップ１１０）、洗浄処理を終了する。
ところで、ステップ１０１，ステップ１０４でそれぞれ液面センサ１９あるいは液面センサ１８の検出信号が得られたときには、ステップ１１０で循環ポンプ３と超音波発生装置１４の駆動が停止される。
さて、液面センサ１６の検出位置は、薬液９の泡が底面１３ｂに到達するよりも高い位置にある。しかも、渦がこのとき発生していない。あるいは渦開始時点となる。そこで、薬液９の泡が排出還流路４や薬液タンク２へ排出されことはない。

これにより薬液洗浄槽１１と薬液タンク２との間の薬液の循環が維持され、排出還流路４におけるエアーロックは発生し難くなる。コントローラ２０は、循環ポンプ３が可動を状態にあって、液面センサ１８，１９から検出信号を受けたことを判定して、循環ポンプを緊急停止する。この場合、液面センサ１９からの信号を受けたときには、純水補給等の表示がＣＲＴディスプレイ等になされる。
また、ステップ１０５の判定で液面センサ１７からの検出信号が一定期間以上得られないときには、エアーロックが発生したものとする。この場合にはステップ１０５において時間監視機構からのタイムアップ信号により装置は停止される。

以上説明してきたが、実施例では、超音波洗浄装置を例としているが、この発明は、オーバフロー槽を有し、オーバフローから薬液タンクに薬液を還流する薬液循環システムのワーク洗浄において、オーバフロー槽に泡が発生するシステムには適用できる。したがって、この発明は、超音波洗浄装置に限定されるものではない。

図１は、この発明の一実施例のワークの薬液洗浄装置の主要部の説明図である。 図２は、薬液循環制御のフローチャートである。 図３は、フロート型の液面センサの説明図である。

符号の説明

１…超音波洗浄槽、２…薬液タンク、
３…循環ポンプ、４…排出還流路、５…開閉弁、
６，７…薬液供給路、８…弁駆動機構、９…薬液、
１０…ワークの薬液洗浄方法および洗浄装置、
１１…薬液洗浄槽、１２…薬液分散供給ノズル、
１３…オーバフロー槽、１４…超音波発生装置、
１５…排出管、１６〜１９…液面センサ、
２０…コントローラ。

Claims (6)

1. 薬液タンクへ薬液を還流させるためのオーバフロー槽が設けられワークを洗浄する薬液洗浄槽を有し、前記薬液タンクの前記薬液が前記薬液洗浄槽に供給されるワークの薬液洗浄方法において、
   前記薬液タンクは前記薬液洗浄槽の下流で低い位置に配置される密閉型のものであり、
   前記オーバフロー槽の前記薬液が排出されて前記薬液に渦が発生開始する高さかそれより高い液面高さにその薬液量がなったことを前記オーバフロー槽に設けられた第１の液面検出センサにより検出し、
   この検出に応じて前記オーバフロー槽と前記薬液タンクとを連通させる流路に設けられた開閉弁を閉じ、
   前記薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量が前記オーバフロー槽に蓄えられる液面高さになったことを前記オーバフロー槽に設けられた第２の液面検出センサにより検出し、
   この検出に応じて前記開閉弁を開くワークの薬液洗浄方法。
2. 制御装置により循環ポンプを駆動しかつ前記薬液を前記薬液タンクから前記薬液洗浄槽へと供給するとともに前記第１の液面検出センサからの検出信号と前記第２の液面検出センサからの検出信号とを受けて前記開閉弁を開閉し、前記オーバフロー槽に設けられた第３の液面検出センサからの検出信号を受けて前記オーバフロー槽の前記薬液の満杯を検出して前記循環ポンプの駆動を停止し、前記薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量は、前記オーバフロー槽において前記第１の液面検出センサが検出した前記薬液量より上に蓄えられる分量の薬液量である請求項１記載のワークの薬液洗浄方法。
3. 前記ワークはディスクであり、前記薬液洗浄槽は超音波洗浄槽であり、前記薬液タンクは前記薬液洗浄槽の下側に配置される請求項２記載のワークの薬液洗浄装置。
4. 薬液タンクへ薬液を還流させるためのオーバフロー槽が設けられワークを洗浄する薬液洗浄槽を有し、前記薬液タンクの前記薬液が前記薬液洗浄槽に供給されるワークの薬液洗浄装置において、
   前記薬液タンクは前記薬液洗浄槽の下流で低い位置に配置される密閉型のものであり、
   前記オーバフロー槽に設けられ前記オーバフロー槽の前記薬液が排出されて前記薬液に渦が発生開始する高さかそれより高い液面高さにその薬液量がなったことを検出する第１の液面検出センサと、
   前記オーバフロー槽に設けられ前記薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量が前記オーバフロー槽に蓄えられる液面高さを検出する第２の液面検出センサと、
   前記オーバフロー槽と前記薬液タンクとを連通させる流路に設けられた開閉弁とを備え、
   前記第１の液面検出センサからの検出信号に応じて前記開閉弁を閉じ、前記第２の液面検出センサからの検出信号に応じて前記開閉弁を開くワークの薬液洗浄装置。
5. さらに、前記オーバフロー槽に設けられ前記第２の液面検出センサが検出する液面より上の液面を検出する第３の液面検出センサと、循環ポンプと、この循環ポンプを駆動して前記薬液を前記薬液タンクから前記薬液洗浄槽へと供給するとともに前記第１の液面検出センサからの検出信号と前記第２の液面検出センサからの検出信号とを受けて前記開閉弁を開閉する制御装置とを有し、
   前記制御装置は、前記第３の液面検出センサの検出信号に応じて前記循環ポンプの駆動を停止し、前記薬液タンクに補充すべき所定の薬液量かそれ以上の薬液量は、前記オーバフロー槽において前記第１の液面検出センサが検出した前記薬液量より上に蓄えられる分量の薬液量である請求項４記載のワークの薬液洗浄装置。
6. 前記ワークはディスクであり、前記薬液洗浄槽は超音波洗浄槽であり、前記薬液タンクは前記薬液洗浄槽の下側に配置される請求項５記載のワークの薬液洗浄装置。

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