JP2013116441A

JP2013116441A - 洗浄装置

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Publication number: JP2013116441A
Application number: JP2011264639A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kadokura; 裕之門倉; Hitoshi Sato; 等佐藤
Original assignee: Contact Co Ltd
Current assignee: Brooks CCS Japan KK
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: JP5588582B2

Abstract

【課題】コンパクトに構成され、且つ、マイクロバブルを多く含んだ流体をノズルから噴出させることで、高度な清浄度の要求される洗浄対象物を効果的に洗浄することができる洗浄装置を提供する。
【解決手段】マイクロバブルを含有する洗浄水を噴出させるノズル３４は、流路部４０に配設されて洗浄水に旋回流を生成させる旋回流生成部４２から、流路部４０に配設されて洗浄水を噴出させる噴出部４６の噴出口４４までの距離Ｌを１０ｍｍ〜７０ｍｍに設定し、かつ、噴出口４４の直径を３ｍｍ〜６ｍｍに設定し、旋回流生成部４２において圧力比が２０〜１００の範囲で減圧され、噴出口４４から噴出されたマイクロバブルを多く含む洗浄水により洗浄対象物を洗浄する。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロバブルを含有する液体を用いて洗浄対象物を洗浄する洗浄装置に関する。特に、高度な清浄状態が要求される半導体基板収納容器の洗浄装置に関する。

マイクロバブルは直径５０μｍ以下の微細な気泡であり、気泡体積が微細であるため、上昇速度が遅く長い間液体中に滞在し続けることが知られている。マイクロバブルは、加圧溶解した気体を再気泡化したり、気液２相を旋回させながら分散させたりすることで作り出されるとされている。

マイクロバブルは、マイクロバブルの内部や周囲に存在している水分子などを分解してフリーラジカルを形成することが知られている。フリーラジカルは反応性が非常に高いため、排水処理などにおいて汚れた水を奇麗にしたり、工場からの排水中に含まれる有害化学物質を分解したりすることが可能である。

また、マイクロバブルは油脂成分（汚れ）を吸着して除去する効果があることが知られている。これは、マイクロバブル表面に油脂成分が吸着し、洗浄対象物の表面から油脂成分が除去されることが繰り返されることにより、最終的に洗浄対象物の表面の油脂成分が完全に除去される事によるものである。そして、大量の油脂成分を短時間で除去するためにはマイクロバブルの高密度化、すなわち単位体積あたりのマイクロバブル数の増加が必要となる（非特許文献１）。

一方、マイクロバブルを水中に噴射させるとマイクロバブルが消失することが知られている。これは、水中でマイクロバブル同士が頻繁に衝突して気泡同士が合体を繰り返し、マイクロバブルが消滅するためである（非特許文献１）。

さらに、マイクロバブルを空気中にスプレーノズルから噴出させるとマイクロバブルが消失するとされている。これは、スプレーノズルから噴出される水滴中に十分な量のマイクロバブルが存在できないためと考えられているが、詳しくは明らかにされていない。

そこで、非特許文献１にはマイクロバブルを高密度に発生させた水槽に洗浄対象物を浸漬して洗浄する方法が述べられている。一方、特許文献１〜５には気体と液体を混合して噴射させることにより洗浄する装置の発明が開示されている。

特許文献１に開示された洗浄装置は、半導体ウエハ上の汚染物を効率よく除去するために、噴出ノズルに液体供給手段とガス供給手段とが接続され、基板表面に損傷を与えずに汚染物粒子を除去するものである。

特許文献２に開示された噴霧ノズルは、直線状に形成された管状ノズルチップの、少なくとも一端部から流体が供給され、管状ノズルチップの外周面には、軸線に沿って多数の噴霧孔が形成されており、この多数の噴霧孔から、流体が対象物へと噴霧されるものである。

特許文献３に開示された微細気泡発生ノズルは、流速または衝突力を低下させることなく、微細気泡を含む水流を広い角度で生成するノズルに関するものである。気泡発生ノズルはベンチュリ管を形成する液体流路と気体流路を備えており、微細気泡を広角に噴出するものである。

特許文献４に記載の発明では、キャビテーション現象を起こすマイクロバブル発生器を用いて、メッシュ体が配設されたスプレーノズルからマイクロバブルを含んだ水粒子を噴霧し、気流中の揮発性有機化合物を除去するものである。

特許文献５に開示された発明は、気体を液体に加圧溶解させて飽和状態としたのち、大気圧まで減圧して、脈動流を発生させるポンプにより気液混合体を噴射させるものである。

宮本誠、「マイクロバブルを用いた環境配慮型洗浄技術」、三菱電機技報、三菱電機株式会社、平成20年8月、第82巻、第8号、Ｐ.489―492

特開平８−３１８１８１号公報特開２００３−３１１１８９号公報特開２００９−２７３９６６号公報特開２００９−２９７６９８号公報特開２００９−１５４０５９号公報

しかしながら、非特許文献１に記載の方法はマイクロバブルを高濃度に生成するために添加剤を用いており、高度な清浄状態が要求される分野においては添加剤が汚染原因となるために好ましくない。また、洗浄方法としては、マイクロバブルを発生させた水槽中に洗浄対象物を浸漬する方法を取るため、洗浄対象物に複雑な形状や凹凸などがあると、複雑な形状部分等を十分に洗浄することができない。また、水槽中に浸漬できない大きな洗浄対象物は洗浄することができず、さらに水槽の内部の汚染に注意が必要となり、液管理に多大の労力を要する。

特許文献１に記載の発明では、マイクロバブルの洗浄力を利用せずに、単に液体を気体の供給圧力により液滴にして半導体ウエハを洗浄することを目的としている。しかしながら、噴出ノズルに液体供給手段とガス供給手段とを接続しており、スプレーノズルの構造が複雑である。そのため、複数のスプレーノズルで洗浄する場合に装置全体が複雑になるという問題がある。

特許文献２に記載の発明では、マイクロバブルの洗浄力を利用せずに、直線状に形成された管状ノズルチップの一端で水と空気を混合させた気液混合流体を、管状ノズルチップに設けられた噴霧孔から噴霧するものである。また、特許文献２の主目的は、洗浄物の洗浄時にノズルの移動がなく、洗浄ムラなく洗浄するため管に噴霧孔を開けて液体を噴霧することであり、高度な洗浄を目的としたものではない。

特許文献３に記載の発明では、微細気泡を発生させるためにベンチュリ管を用いており、かつ広角ノズルを組み合わせて液体を噴出させているために、ノズルが複数必要な場合には装置の構造が複雑になるという問題がある。また、マイクロバブルの濃度に関する示唆はなく、高い衝突力をもって広角に洗浄するための装置であり、マイクロバブルの効果により洗浄する発明ではない。

特許文献４に記載の発明では、キャビテーション現象を起こすマイクロバブル発生器が必須の構成要件であるが、キャビテーション現象を起こすマイクロバブル発生器は複雑な形状をしており装置の構造が複雑になるという問題がある。

また、水道水から直接マイクロバブル発生器を通すことにより、気泡径１０〜１９μmのマイクロバブルが約１０，０００個/ｍｌ発生するとしているが、この数値はスプレーノズルを通した後の値ではないため、実際にスプレーノズルを通した後の水粒子にどれくらいのマイクロバブルが含まれているか不明である。さらに、スプレーノズルはマイクロバブル発生器に対して直線的に取り付けられており、複数のスプレーノズルで幅広く洗浄するためのものではない。

なお、水に気泡を十分に含有させた気体含有水を用いない場合には、特許文献４に記載のキャビテーション現象を起こすマイクロバブル発生器を用いてもマイクロバブルは発生しないことが確認されている。

特許文献５に記載の発明では、脈動流を発生させるポンプと、気体を液体に加圧溶解して飽和状態となった液体を大気圧まで減圧する減圧部とが必要となり、装置の構成が複雑となる。また、明細書中には被洗浄物の表面で十分に微細気泡を発生させるとあるが、定量的に微細気泡がどれくらい発生しているかという記述はなく、微細気泡が実際に発生しているかどうかは疑問である。

上記いずれの先行技術文献にも、マイクロバブルを含んだ水溶液をスプレーノズルの先端から噴霧した水滴中にどれくらいのマイクロバブルが存在しているかを明示した発明はなく、マイクロバブルとスプレー噴射の相乗効果による洗浄力を示したものではない。

本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、複雑なノズル形状や特殊な装置が不要で、コンパクトに構成され、且つ、マイクロバブルを多く含んだ流体をノズル先端から噴出して洗浄することにより高い洗浄効果を達成することのできる洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明に係る洗浄装置は、流体に気泡を混入させる気泡混入装置と、前記気泡混入装置によって気泡が混入された前記流体が導入される導入部と、一端部が前記導入部に接続され、他端部から前記流体を噴出させる複数のノズルとを備え、前記ノズルは、前記導入部から前記流体が供給される円筒状内周面が形成された流路部を有し、前記流路部の前記一端部側には、前記導入部における前記流体の圧力Ｐ１を、前記流路部における前記流体の圧力Ｐ２に減圧させる複数の孔を有する圧力調整部が配設され、前記流路部の前記他端部側には、減圧された前記流体を噴出させる略円形の噴出口が形成された噴出部が配設され、前記圧力Ｐ１及びＰ２の圧力比Ｐ１／Ｐ２が２０〜１００に設定され、前記圧力調整部から前記噴出部までの距離が１０ｍｍ〜７０ｍｍに設定され、前記噴出部における前記噴出口の直径が３ｍｍ〜６ｍｍに設定されることを特徴とする。

前記洗浄装置において、複数の前記孔は、前記流路部の延在方向に対して回転対称に形成され、前記流体に旋回流を生成させる傾斜孔であることを特徴とする。

前記洗浄装置において、前記流路部には、前記流体の進路を直進方向から斜め方向に変更することで、前記流体に旋回流を生成させる旋回流生成部材が配設されることを特徴とする。

前記洗浄装置において、前記噴出部には、前記噴出口から前記流体を拡散して噴出させる拡散部が一体に形成されることを特徴とする。

前記洗浄装置において、前記被洗浄物は、半導体基板を収納する収納容器であることを特徴とする。

本発明の洗浄装置は、圧力調整部により発生したマイクロバブルを含む流体を、圧力調整部により所定の減圧比で減圧し、流体の移動距離が最適化された流路部を介して、直径が最適化された噴出部の噴出口に導くことにより、マイクロバブルを多く含んだ溶液を複数のノズルの噴出部から噴出させて洗浄対象物を洗浄することができる。また、旋回流生成機能を併せ持つ圧力調整部または旋回流生成部により流体を旋回流とすることにより、あるいは噴出部に拡散部が一体に形成されることにより、噴出部から円錐状または扇状に液体を噴出させ、洗浄対象物を広範囲に洗浄する事ができる。

その結果、本発明の洗浄装置はノズルから高密度のマイクロバブルを含んだ流体を噴射することで、複雑な凹凸形状を有する洗浄対象物を効率的に洗浄することができる。また、流体の噴射とマイクロバブルとの相乗効果により、短時間で清浄度の極めて高い結果を得ることができる。

また、この装置を用いることにより、添加剤や界面活性剤が不要となるため、添加剤や界面活性剤を洗い流す洗浄液を少なくすることができ、かつ、添加剤や界面活性剤の残留による汚染を確実に回避することができる。

本実施形態の洗浄装置の全体構成斜視図である。本実施形態の洗浄装置に配設されるノズルの断面図である。本実施形態のノズル内部に配設される圧力調整部の斜視図である。図３に示す圧力調整部のIV−IV断面図である。本実施形態の洗浄装置に配設されるノズルの変形例の断面図である。本実施形態のノズル内部に配設される圧力調整部の変形例の斜視図である。圧力調整部と旋回流生成部とを別体に構成したノズルの断面図である。本実施形態のノズル内部に配設される圧力調整部の変形例の斜視図である。本実施形態のノズル内部に配設される旋回流生成部の一部切欠斜視図である。本実施形態における噴出口に流体の拡散部が一体に形成されたノズルの断面図である。本実施形態における噴出口に流体の拡散部が一体に形成されたノズルの正面図である。本実施形態における噴出口に流体の拡散部が一体に形成されたノズルの斜視図である。本実施形態において洗浄水がノズル内部を通過して噴射される説明図である。本実施例におけるマイクロバブル個数測定の説明図である。実施例１における各種データの測定結果である。実施例２におけるマイクロバブル数の測定結果である。比較例１における各種データの測定結果である。実施例１及び比較例１におけるマイクロバブル数対圧力調整位置のグラフである。実施例１及び比較例１におけるマイクロバブル数対噴出口径のグラフである。実施例１及び比較例１における噴出角度対噴出口径のグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の洗浄装置１０の全体構成斜視図である。

洗浄装置１０は、気泡混入装置１２で発生した気泡を含む液体から圧力調整部４２（図２）でマイクロバブルを発生させ、かつ旋回流としてノズル３４から洗浄水２０を噴出させることにより洗浄対象物３６を洗浄するための装置である。気泡混入装置１２は洗浄水２０を貯留する水槽１４と、水槽１４の上部に配設され、洗浄水２０に空気を供給する空気ポンプ１８と、水槽１４内の気圧を測定する気圧計１６と、空気ポンプ１８に連結された空気導入管２４の下端部に装着された空気泡発生器２２とを備える。水槽１４には洗浄水２０を供給するための図示しない給水管と、水槽１４内を大気圧に解放するバルブが連結される。また、水槽１４には水流管２８ａを経由してバルブ２６が連結され、バルブ２６には水流管２８ｂを経由して導入部３２の下端部が連結される。

導入部３２の側面には所定の間隔で複数のノズル３４が配設される。洗浄対象物３６は、ノズル３４の先端部から噴出されるマイクロバブルを含む洗浄水２０により洗浄できる適切な位置に配置される。

図２は、本実施形態の洗浄装置１０に配設されるノズル３４の断面図である。ノズル３４は洗浄水２０の流路である円筒状内周面３８が形成された流路部４０を有する。流路部４０は一端部が導入部３２に接続される。流路部４０の一端部には圧力調整部４２が配設される。また、流路部４０の他端部には略円形の噴出口４４が形成された噴出部４６が一体に形成される。

圧力調整部４２は洗浄水２０内に存在する空気を膨張させてマイクロバブルを生成し、かつ、旋回流を生成させる部材であり、例えば、図３及び図４に示すように、円形の板体に、その中心軸の方向である流路部４０の延在方向に対して回転対称となる位置に配設された複数の傾斜孔４８を形成して構成される。なお、図３において、矢印は圧力調整部４２の各傾斜孔４８を通過した洗浄水２０の流れ方向を示す。圧力調整部４２の位置は、圧力調整部４２から噴出口４４までの距離Ｌが１０ｍｍ〜７０ｍｍ、好適には３０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設定される。また、噴出部４６に形成された噴出口４４の直径ｄは３ｍｍ〜６ｍｍ、好適には３ｍｍ〜５ｍｍに設定される。

また、ノズル３４は、図５に示すように、導入部側流路部５０と噴出部側流路部５２との２つの部材に分割されるノズル３４ａとして構成することもできる。導入部側流路部５０及び噴出部側流路部５２は、洗浄水２０の流路である円筒状内周面３８ａを有する。また、噴出部側流路部５２には、円形の噴出口４４ａが形成された噴出部４６ａが一体に形成される。噴出部側流路部５２は導入部側流路部５０に対してねじ込み式とすることで、適宜交換可能となる。

また、圧力調整部４２は、円形の板体の中心軸の方向である流路部４０の延在方向に対して傾斜孔４８が回転対称に配設されるのであれば、例えば、図６に示すように、中央部に洗浄水２０を通過させる中央孔５４を形成し、その周囲に複数の傾斜孔４８ａを形成した圧力調整部４２ａとして構成することができる。なお、傾斜孔４８又は４８ａの数は、３〜５個程度とすることが好ましい。また、図６において、矢印は圧力調整部４２ａの各傾斜孔４８ａを通過した洗浄水２０の流れ方向を示す。

図７は、圧力調整部５６と旋回流生成部６０とを別体に構成したノズル３４ｂの断面図である。圧力調整部５６は、図８に示すように円形の板体に複数の導入孔５８を形成して構成される。導入孔５８は、流路部４０の延在方向に対して平行に設けられる。

導入孔５８は中央部に洗浄水２０を通過させる中央孔を形成したり、５個程度の複数の穴を設けることができる。なお、図８において、矢印は圧力調整部５６の導入孔５８を通過した洗浄水２０の流れ方向を示す。

図９は、旋回流生成部６０の一部切欠斜視図である。旋回流生成部６０は内部に流体の進行方向を斜め方向に変更して旋回流を生成させるための旋回流生成板６２が配設されている。流体は旋回流生成部６０の圧力調整部５６側に設けられた流入部６４から旋回流生成部６０内へと導入され、旋回流生成板６２によって、例えば流体の一部が進行方向の斜め下方向へ、流体の残りが斜め上方向へと導かれることにより旋回流となり、旋回流生成部６０の噴出部４６側に設けられた流出部６６から旋回流として流出する。その後、旋回流となった流体は噴出口４４から円錐状に噴出する。

図１０は、噴出部４６ｃに流体の拡散部となる噴出口４４ｃが一体に形成されたノズル３４ｃの断面図である。流体は導入部３２から圧力調整板５６ａを通り、円筒状内周面３８ｃを有する流路部４０ｃへと流入し、噴出口４４ｃへと導かれる。図１１に示すように、噴出口４４ｃは楕円形に形成されることで、洗浄水２０に旋回流を生成させなくても、噴出口４４ｃの長尺な方向に扇型に噴出する。（図１２）

本実施形態の洗浄装置１０は、基本的には以上のように構成される。次に洗浄装置１０の動作につき、図１３に基づいて以下に説明する。

まず、図１に示す水槽１２に図示しない給水管から洗浄水２０を供給し、所定量を貯留する。その時、図示しない水槽１４に接続されたバルブを開いて水槽１４を解放状態とする。その後、空気ポンプ１８を駆動させ、空気導入管２４を介して、水槽１４に貯留した洗浄水２０中に空気泡発生器２２により空気をバブリングする。所定時間バブリングした後、図示しない水槽１４に接続されたバルブを閉じて水槽１４を密閉状態とし、水槽１４が所定圧力になるまで空気をバブリングする。その後、バルブ２６を開き、水槽１４内の気泡を含んだ洗浄水２０は、水流管２８ａ、２８ｂを経由して導入部３２に導入され、導入部３２の側面に複数配設されたノズル３４へと送られる。

気泡を含んだ洗浄水２０は、導入部３２からノズル３４へと送られる際、圧力調整部４２に形成された複数の傾斜孔４８を通過して流路部４０へと流入する。図３に示すように、洗浄水２０は圧力調整部４２の中心軸に対して回転対称に形成された複数の傾斜孔４８を介して流路部４０側に導入され、矢印で示すように、流路部４０の円筒状内周面３８に沿って旋回しながら噴出部４６の噴出口４４に供給される。この場合、圧力調整部４２では、導入部３２側の洗浄水２０の圧力が複数の傾斜孔４８を通過することにより大きく減圧されて流路部４０に供給される。そして、圧力調整部４２から噴出口４４までの距離Ｌを最適化することにより、好適には３０ｍｍ〜５０ｍｍとなるように設定することにより、空気を含む流体からマイクロバブルを効果的に発生させ、マイクロバブルを高濃度に含んだ洗浄水２０が噴出口４４に供給される。

次いで、圧力調整部４２を通過することにより、旋回しながら噴出部４６に達した洗浄水２０は、噴出口４４から円錐状に広がりながら噴出され、洗浄対象物３６に噴射され、洗浄が行われる。この場合、噴出口４４の直径ｄを最適化することにより、好適には３ｍｍ〜５ｍｍに設定することにより、マイクロバブルを高濃度に発生させた状態で洗浄水２０が洗浄対象物３６に噴射される。

図７に示すように、流路部４０の内部に圧力調整部５６と旋回流生成部６０のそれぞれが配設されたノズル３４ｂ用いた場合には、洗浄水２０が導入部３２から圧力調整部５６に形成された導入孔５８を通過して旋回流生成部６０へと流入し、旋回流生成部６０において旋回流となり、噴出口４４から円錐状に噴出する他は前述したとおりである。

図１０に示すように、流路部４０の内部に圧力調整部５６と噴出部４６ｃに流体の拡散部が一体に形成された噴出口４４ｃを有するノズル３４ｃを用いた場合には、洗浄水２０は導入部３２から圧力調整板５６ａを通り、円筒状内周面３８ｃを有する流路部４０ｃへと流入し、噴出口４４ｃへと導かれ、楕円形に形成された噴出口４４ｃから、噴出口４４ｃの長尺な方向に扇型に噴出する他は前述したとおりである。

以下に、前述した構成により噴出した流体中にあるマイクロバブルの個数の測定、噴出角度、洗浄効果及び導入部３２内の流体の圧力Ｐ１と流路部４０内の流体の圧力Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２を測定した実施例を示す。

実施例１
洗浄装置１０として、図１に示す気泡発生装置１２と、導入部３２と、ノズル３４とを用意した。まず、水槽１２に洗浄水２０として純水を１００リットル給水し、その後水温を３０℃に加温した。水温が安定してから、空気ポンプ１８を駆動して空気を水中に送り込み、５分間空気泡発生器２２から気泡を洗浄水２０中に放出した。この時、水槽１４は図示しないバルブを開いて開放状態にしてある。その後、水槽１４は図示しないバルブを閉じて密閉状態とした後、水槽１４内部を所定の圧力まで加圧状態にした。水槽１４の内部が所定の圧力まで加圧できた後、バルブ２６を解放して水槽内１４の水を水流管２８ａ、２８ｂを経由して導入部３２からノズル３４へと導入し、図１３に示すように、噴出部４６の噴出口４４からマイクロバブルを含んだ洗浄水２０を噴出させた。

図１４に示すように、噴出部４４から噴出する洗浄水２０をトレイ７０に受け、マイクロバブル測定装置６８を用いてマイクロバブルの個数を測定した。マイクロバブル測定装置は、リオン株式会社製パーティクルセンサKS-42Dを用いた。マイクロバブル個数は６μm〜３８μmまでのマイクロバブルの個数を３回測定し、その平均値を取った。

マイクロバブル個数の測定では、ノズル３４の噴出口４４の直径ｄを３ｍｍから６ｍｍまで変化させた時のマイクロバブル数を測定した。また、同時にノズル３４の圧力調整部４２から噴出口４４までの距離を１５ｍｍから７０ｍｍまで変化させた場合についてマイクロバブルの個数を測定した。

また、前述した条件下において、噴出口４４から噴出される洗浄水２０の噴出角度、洗浄効果、導入部３２内の流体の圧力Ｐ１と流路部４０内の流体の圧力Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２を測定した。

噴出角度は噴出口４４から噴出する洗浄水２０を写真に取り、画像解析ソフトにより噴出口４４から噴出する洗浄水２０の角度を測定した。

洗浄効果の試験では、アクリル板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ）を用意し加工油を全面に塗布した。その後、噴出部４４からのマイクロバブルを含んだ洗浄水２０をアクリル板全面に１分間噴出させ、加工油の残存状態を観察した。

導入部３２内の流体の圧力Ｐ１と流路部４０内の流体の圧力Ｐ２の比Ｐ１／Ｐ２は図１４に示す圧力計７２及び７４により測定し、Ｐ１／Ｐ２を計算した。以上の結果を図１５に示す。

図１５より、ｄ＝３ｍｍ以上６ｍｍ以下で、かつＬ=１５ｍｍ以上７０ｍｍ以下の場合にマイクロバブル発生平均個数は４，０００個／ｍｌ以上であり、１分間の洗浄で加工油を完全に除去することができた。また、噴出口４４から噴出する流体は頂角が３０度以上の円錐状であり、スプレー噴射による洗浄を好適に行える角度を持っていた。さらに、圧力比Ｐ１／Ｐ２は２０以上の値を示すことがわかった。

実施例２
ノズル３４の噴出口４４の直径ｄを３ｍｍと４ｍｍとし、ノズル３４の圧力調整部４２から噴出口４４までの距離を１５ｍｍと５０ｍｍとして圧力調整部４２、圧力調整部５６（図８）のみ、圧力調整部５６と旋回流生成部６０（図７）を併用した場合についてマイクロバブルの個数を測定した。それ以外の条件はすべて実施例１と同様とした。結果を図１６に示す。

図１６より、圧力調整部５６のみを用いた場合は圧力調整部４２よりもマイクロバブル数が多く発生した。また、圧力調整部５６と旋回流生成部６０を併用した場合は圧力調整部４２の場合と同様な結果となった。

比較例１
実施例１以外の条件について、ノズル３４の噴出口４４の直径ｄを１ｍｍから１０ｍｍまで変化させ、同時にノズル３４の圧力調整部４２から噴出口４４までの距離を５ｍｍから１６０ｍｍまで変化させた場合及び圧力調整部４２を用いない場合に対して、マイクロバブルの個数、噴出角度、洗浄効果、圧力比Ｐ１／Ｐ２を測定した。その他の条件は実施例１と同じ条件で試験を行った。結果を図１７に示す。

図１７の結果より、圧力調整部４２がない場合にはマイクロバブルの発生量は極端に少なく、１，０００個/ｍｌ以下であった。その条件で洗浄試験を行うと、加工油はかなり残存し、洗浄が不十分であった。また、ｄ＝１ｍｍと２ｍｍではマイクロバブル数は圧力調整部４２の位置Ｌにかかわらず全体的に３，０００個/ｍｌと低く、十分な洗浄効果を発揮することができなかった。（図１８、図１９参照）

さらに、噴出口４４の直径ｄが３ｍｍ〜１０ｍｍでも圧力調整部４２の位置Ｌが５ｍｍの場合にはマイクロバブル数は２，０００/ｍｌと低く、十分な洗浄効果を発揮することができなかった。

そして、圧力調整部４２の位置Ｌが１２０ｍｍ、１６０ｍｍの場合及び噴出口４４の直径ｄが１０ｍｍと大口径の場合には、洗浄液２０の噴出角度が２０度以下であり、スプレーノズルによる洗浄としては極めて狭い範囲の洗浄しか行うことができない（図２０）。

以上の結果より、ノズル３４の噴出口４４の直径ｄは３ｍｍから６ｍｍまで、ノズル３４の圧力調整部４２から噴出口４４までの距離は１０ｍｍから７０ｍｍまでがマイクロバブルは高濃度に発生し、十分な洗浄力を示し、かつ適切な噴出角度を有することが判明した。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。

例えば、空気ポンプ１８に代えて、コンプレッサー等で圧縮した空気を水槽１４内部に送り込むことで、洗浄水２０中に空気をバブリングさせると共に、空気圧により洗浄水２０を導入部３２へと送ることもできる。

あるいは、気泡混入装置１２は、洗浄水２０を貯留する水槽１４と、水槽１４に水流管２８ａを経由して空気を混入可能なポンプを配設し、洗浄水２０を前記ポンプにて空気を混入すると同時に導入部３２へ送水する構成とすることができる。

１０…洗浄装置
１２…気泡混入装置
１４…水槽
１６…圧力計
１８…空気ポンプ
２０…洗浄水
２２…空気泡発生器
２４…空気導入管
２６…バルブ
２８ａ、２８ｂ…水流管
３２…導入部
３４、３４ａ、３４b、３４c…ノズル
３６…洗浄対象物
３８、３８ａ、３８c……円筒状内周面
４０、４０b、４０c…流路部
４２、４２ａ…圧力調整部
４４、４４ａ、４４c…噴出口
４６、４６ａ、４６c…噴出部
ｄ…噴出口径
Ｌ…噴出口から圧力調整部までの距離
４８、４８ａ…傾斜孔
５０…導入部側流路部
５２…噴出部側流路部
５４…中央孔
５６、５６ａ…圧力調整部
５８、５８ａ…導入孔
６０…旋回流生成部
６２…旋回流生成板
６４…流入部
６６…流出部
６８…マイクロバブル測定装置
７０…トレイ
７２…圧力計Ｐ１
７４…圧力計Ｐ２

Claims

マイクロバブルを含む流体を被洗浄物に噴射させ洗浄を行う洗浄装置において、
流体に気泡を混入させる気泡混入装置と、
前記気泡混入装置によって気泡が混入された前記流体が導入される導入部と、
一端部が前記導入部に接続され、他端部から前記流体を噴出させる複数のノズルとを備え、
前記ノズルは、前記導入部から前記流体が供給される円筒状内周面が形成された流路部を有し、
前記流路部の前記一端部側には、前記導入部における前記流体の圧力Ｐ１を、前記流路部における前記流体の圧力Ｐ２に減圧させる複数の孔を有する圧力調整部が配設され、
前記流路部の前記他端部側には、減圧された前記流体を噴出させる略円形の噴出口が形成された噴出部が配設され、
前記圧力Ｐ１及びＰ２の圧力比Ｐ１／Ｐ２が２０〜１００に設定され、
前記圧力調整部から前記噴出部までの距離が１０ｍｍ〜７０ｍｍに設定され、
前記噴出部における前記噴出口の直径が３ｍｍ〜６ｍｍに設定されることを特徴とする洗浄装置。
請求項１記載の洗浄装置において、
複数の前記孔は、前記流路部の延在方向に対して回転対称に形成され、前記流体に旋回流を生成させる傾斜孔であることを特徴とする洗浄装置。
請求項１記載の洗浄装置において、
前記流路部には、前記流体の進路を直進方向から斜め方向に変更することで、前記流体に旋回流を生成させる旋回流生成部材が配設されることを特徴とする洗浄装置。
請求項１記載の洗浄装置において、
前記噴出部には、前記噴出口から前記流体を拡散して噴出させる拡散部が一体に形成されることを特徴とする洗浄装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄装置において、
前記被洗浄物は、半導体基板を収納する収納容器であることを特徴とする洗浄装置。