JP2014011463A

JP2014011463A - 微細気泡式処理装置

Info

Publication number: JP2014011463A
Application number: JP2013133344A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Miki; 敏三木; kai yi Wang; 凱毅王; Chih Chiang Peng; 治強彭; Shengi Su; 聲義蘇; Jiarong Dai; 家榮戴
Original assignee: C Uyemura and Co Ltd; Taiwan Uyemura Co Ltd
Current assignee: C Uyemura and Co Ltd; Taiwan Uyemura Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: JP6053624B2; KR101647542B1; CN103567183B; CN103567183A; KR20140002517A

Abstract

【課題】コストを削減し、洗浄効率を改善し、生産量を高める微細気泡式処理装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つの被処理部材１２を液体１８に浸漬する、上端が開口された収容槽２８と、収容槽２８における上端開口を挟んで相対向する両側部分にそれぞれ設けられた溢流受け部１６と、を含む処理槽１４と、収容槽２８内に設けられた２つの可動式導流板２０と、収容槽２８内に設けられかつ液体１８に浸漬され、被処理部材１２の下方に配置される曝気素子２４と、を備え、曝気素子２４は、液体１８中で直線的かつ同じ速度で上昇して被処理部材の表面を処理する、同じ大きさの複数の微細気泡を生成し、２つの可動式導流板２０は、前記処理後の前記表面から分離した不純物を伴って液体１８中を上向きに移動してきた前記微細気泡を、２つの溢流受け部１６に流れるように誘導する。
【選択図】図２

Description

本発明は、少なくとも１つの被処理部材を処理する微細気泡式処理装置に関する技術分野に属する。

マイクロプロセッサ、メモリ、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の半導体デバイスまたは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶等のフラットパネルディスプレイ装置の製造工程は、シリコンまたは二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、ガラス等の基板表面にサブマイクロメートルから０．１マイクロメートルのサイズのパターンまたは薄膜を形成するものであり、製造の各工程における基板表面の微量な汚染は極めて重要な課題である。

基板表面の汚染の中でも特に、粒子状物質による汚染、有機物汚染および金属汚染は極力低減する必要がある。このような汚染物質除去は、洗浄液に基板を浸し、微細気泡を発生させて、その微細気泡により基板表面を洗浄するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。この種の洗浄は、副作用が無く、短時間で、コストが低いという効果が求められる。しかし、従来技術では、図１に示すように、プリント基板（ＰＣＢ）製造工程の水洗槽１００の例では、この水洗槽１００には空気管１０１が取り付けられ、その表面にある複数の穴から空気を放出して気泡を生成する。

特開平６−１７９９９１号公報

図１の従来技術のものでは、水洗槽に水を溜めた時、基板は水に浸漬され、上向きに移動する気泡により被処理部材の表面上の汚物が洗浄されるが、この気泡の移動は、実際には直線的ではない。また、基板を徹底的に洗浄したい場合、上述の原因により、水洗槽の数は１つだけでなく複数設けて洗浄効果を高める必要があるが、これにより装置の長さや環境への負担が増し、実質的にコストも増加する。

そこで、本発明は、上述の欠点について、従来技術の抱える問題を解決するための微細気泡式処理装置を提案する。

本発明の主な目的は、前記水洗槽のような、洗浄液等の液体を溜める収容槽と搬送機の数を減らし、装置の長さを短縮し、洗浄に使用される液体量を減らすことにより、コストを削減し、洗浄効率を改善し、生産量を高める微細気泡式処理装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明が提供する微細気泡式処理装置は、たとえば金属板または半導体基板といった被処理部材を少なくとも１つ処理するものであり、この微細気泡式処理装置は、液体を溜め、前記少なくとも１つの被処理部材を前記液体に浸漬する、上端が開口された収容槽と、前記収容槽における上端開口を挟んで相対向する両側部分にそれぞれ設けられた溢流受け部と、を含む処理槽と、前記収容槽内に設けられた２つの可動式導流板であって、前記各溢流受け部と前記少なくとも１つの被処理部材との間に該可動式導流板が１つずつ設けられ、該２つの可動式導流板の間に前記少なくとも１つの被処理部材が配置されるように、前記液体に浸漬される２つの可動式導流板と、前記収容槽内に設けられかつ前記液体に浸漬され、前記少なくとも１つの被処理部材の下方に配置される曝気素子と、を備え、前記曝気素子は、前記液体中で直線的にかつ同じ速度で上昇して前記少なくとも１つの被処理部材の表面を処理する、同じ大きさの複数の微細気泡を生成するように構成され、前記２つの可動式導流板は、前記処理後の前記表面から分離した不純物を伴って前記液体中を上向きに移動してきた前記微細気泡を、前記２つの溢流受け部に流れるように誘導するものである。

本発明の微細気泡技術を利用することにより、コストを削減し、洗浄効率を上げ、生産量を増加するという目的を達成できる。

従来技術の水洗装置を示す斜視図である。本発明の第一実施形態に係る微細気泡式処理装置の構造を示す斜視図である。第一実施形態に係る微細気泡式処理装置の分解斜視図である。曝気槽の構造を示す斜視図である。駆動装置の構成を示す斜視図である。可動式導流板の可動範囲を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係る微細気泡式処理装置の構造を示す斜視図である。第二実施形態に係る微細気泡式処理装置の分解斜視図である。

以下、本発明の特徴と達成される効果の更なる理解と認識のため、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

以下に、図２及び図３を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。本発明の第一実施形態に係る微細気泡式処理装置は、たとえば半導体基板または金属板といった被処理部材１２を少なくとも１つ処理するものであり、本発明に係る微細気泡式処理装置は、上端が開口された収容槽２８と、該収容槽２８の上端開口縁部における上端開口を挟んで相対向する両側部分にそれぞれ設けられた２つの溢流受け部１６と、を含む処理槽１４を備える。収容槽２８には、たとえば洗浄液（たとえば、水）または電気めっき溶液といった液体１８を溜める。被処理部材１２は、ホルダ１３に設置されかつ液体１８中に浸漬される。２つの可動式導流板２０と曝気素子２２である曝気槽２４とが、いずれも収容槽２８内に設けられるとともに、液体１８に浸漬される。曝気素子２２は、同じ内径の複数の微細孔２６を有し、各微細孔２６の孔径は３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。各溢流受け部１６と被処理部材１２との間には、２つの溢流受け部１６の対向方向と垂直な方向でかつ水平方向に延びる回動軸１７（図６参照）回りに回動可能な可動式導流板２０を設け、被処理部材１２は２つの可動式導流板２０の間に配置する。曝気素子２２は被処理部材１２の下方に配置する。曝気素子２２は、液体１８中で複数の微細孔２６から複数の微細気泡を生成し、これら複数の微細気泡は、直線的にかつ同じ速度で上昇することにより被処理部材１２の表面を処理して、該表面上のイオンまたは汚物のような不純物を該表面から分離させ、その後、そのイオンまたは不純物を伴って液体１８中を上向きに移動し、２つの可動式導流板２０の誘導により溢流受け部１６まで流れる。

処理槽１４は、上端が四角形状に開口された有底筒状の収容槽２８を含み、その収容槽２８の上端開口縁部における上端開口を挟んで相対向する両側部分（収容槽２８の平面視で四角形をなす４つの側壁部のうちの相対向する２つの側壁部の上端部）に、溢流受け部１６がそれぞれ設けられる。収容槽２８と２つの溢流受け部１６とに液体１８を溜め、２つの可動式導流板２０と曝気素子２２とは収容槽２８内に設けられる。曝気素子２２はダクト３０に接続し、ダクト３０は収容槽２８を通過して送風機３２に接続する。送風機３２が気流を生成すると、ダクト３０はこの気流を曝気素子２２（曝気槽２４）に供給し、曝気素子２２は、送風機３２からの気流を受けて、前記微細気泡を生成する。

図４を参照して、曝気槽２４は空気槽３４と微細孔板３６とから構成され、空気槽３４は、上端に開口を有するとともに、ダクト３０に接続して送風機３２からの気流を受ける。微細孔板３６は、同じ内径の複数の微細孔２６を有するとともに、空気槽３４の上端に配置されて空気槽３４の開口を封じ、送風機３２からの気流を受けて、複数の微細孔２６から、液体１８中で直線的にかつ同じ速度で上昇する同じ大きさの複数の微細気泡を生成する。各微細孔２６からは、一定時間間隔（どの微細孔２６も同じ時間間隔）で微細気泡が生成される。

被処理部材１２とホルダ１３とが同時に液体１８中に浸漬されたとき、送風機３２は気流を生成し、ダクト３０を通過して曝気素子２２（曝気槽２４）に送り込まれる。曝気素子２２はこの気流を受けて、複数の微細孔２６により直線的にかつ同じ速度で上昇する同じ大きさの複数の微細気泡を生成し、これら微細気泡により被処理部材１２の表面の処理を行う（被処理部材１２の表面上の不純物を該表面から分離する）。液体１８が洗浄液である場合は、微細気泡が分離させる表面上の不純物は汚物であり、微細気泡の直線的に上昇する性質により、微細気泡と洗浄液は均一に被処理部材１２の表面を通過するので、従来技術に対する、槽内の被処理部材１２表面に付着した羽毛状の物質の洗浄効果を改善し、より優れた均一洗浄レベルを達成できる。液体１８が電気めっき溶液である場合は、微細気泡が分離させる表面上の不純物はイオンであり、微細気泡と電気めっき溶液は均一に被処理部材１２の表面を通過するので、平均的な液流により電気めっき膜の厚さと表面湿度の分布が均一になり、極めて優れた電気めっき効果を有することができる。不純物が分離された後、微細気泡は、その不純物を伴い、続けて液体１８中を上向きに移動し、２つの可動式導流板２０の誘導を受けて２つの溢流受け部１６まで流れることにより、収容槽２８内のイオン濃度は低下し、収容槽２８内の液体１８は不純物を含まなくなる。言い換えると、収容槽２８内の不純物は溢流受け部１６に送られるので、洗浄効果を高めるために複数の収容槽２８（処理槽１４）を設置する必要がなく、これにより、装置の長さの短縮、収容槽２８および搬送機の数の削減、洗浄に使用する液体量の低減が同時に可能になり、環境への負担を低減できる。また、収容槽２８の数を削減できるため、本発明の装置をプラント等に設置する際、設備改造を行い、その他の製造設備を設置する空間を設けられるので、空間の節約にもなり、製造時間も短縮され、生産量も高められる。

ここで、図５を参照して、図２及び図３で図示を省略していた、可動式導流板２０を駆動するための駆動装置５１について説明する。尚、図５では、便宜上、収容槽２８等の形状が図２及び図３とは異なっている。また、図５では、収容槽２８の底壁部の外側の面に複数の脚部１５が設けられている。

駆動装置５１は、たとえばねじである複数の固定部材５２により収容槽２８の側壁部（溢流受け部１６が設けられていない側壁部）の外側の面上に設置され、収容槽２８の側壁部を通して可動式導流板２０に接続する。駆動装置５１は、可動式導流板２０の回動角度を制御することにより、液体１８中を前記不純物と共に上向きに移動してきた前記微細気泡を誘導して２つの溢流受け部１６に流れるようにする。駆動装置５１は、軸受作動部材５３とモータ５４とを含み、軸受作動部材５３は、固定部材５２により収容槽２８の側壁部の外側の面上に設けられるとともに収容槽２８の側壁部を通して可動式導流板２０に接続し、モータ５４も収容槽２８の側壁部の外側の面上に設けられるとともに軸受作動部材５３に接続し、これにより可動式導流板２０の回動角度を制御する。被処理部材１２の挿入時および取り出し時には、可動式導流板２０は上方向または下方向に開かれる。被処理部材１２とホルダ１３とが液体１８中に浸漬されたときに、モータ５４と曝気素子３２とが同時に起動する。モータ５４が軸受作動部材５３を介して２つの可動式導流板２０を連動して駆動して可動式導流板２０の回動角度を調整し、曝気素子２２が、液体１８中で直線的にかつ同じ速度で上昇して被処理部材１２の表面を処理する、同じ大きさの複数の微細気泡を生成する。これにより、微細気泡は、被処理部材１２の表面の処理を行って、該表面上の不純物またはイオンを分離させ、その後、該不純物またはイオンと共に液体１８中を上向きに移動し、最終的に、２つの可動式導流板２０により２つの溢流受け部１６に誘導されて排出される。したがって、収容槽２８内のイオン濃度が低下し、効率の高い洗浄効果が達成される。

各可動式導流板２０は、その溢流受け部１６側の端部が回動軸１７に回動可能に支持され、被処理部材１２（ホルダ１３）側の端部が、可動式導流板２０の回動軸１７回りの回動によって、その高さ位置が変化する。可動式導流板２０の溢流受け部１６側の端部は、溢流受け部１６が設けられた側壁部に近接配置されている。そして、可動式導流板２０は、駆動装置５１によって、図６に実線で示す下限位置と、図６に二点鎖線で示す上限位置との間で上下に揺動運動するように、回動軸１７回りに回動する。液体１８の液面高さは、液面が回動軸１７の軸心を通る高さとする。前記下限位置は、前記液面に対して角度θ１だけ下降した位置である。前記上限位置は、前記液面に対して角度θ２だけ上昇した位置である。可動式導流板２０は、下限位置から上昇回動する際に、不純物またはイオンを伴って液体１８中を上向きに移動してきた前記微細気泡を掬い、水平状態から上昇回動する際に、前記掬われた微細気泡が、可動式導流板２０の上面をその傾斜によって滑るように溢流受け部１６へと流れる。前記上限位置で可動式導流板２０を一時停止させることで、前記掬われた微細気泡が溢流受け部１６に確実に流れるようになる。この上限位置での一時停止時間は、１秒〜５秒が好ましい。この一時停止時間が５秒よりも長いと、可動式導流板２０が液面よりも上側に位置する時間が長くなりかつ揺動運動の往復回数が少なくなるため、微細気泡の排出効率が低下する可能性がある。１往復に要する時間は３秒〜１２０秒が好ましい。

前記上限位置の前記液面に対する上昇角度θ２は、０度〜８０度が好ましい。前記上昇角度θ２が０度であっても、上向きに移動してきた微細気泡は、その勢いで可動式導流板２０の上面に沿って溢流受け部１６へと流れていく。尚、可動式導流板２０の上面の傾斜により微細気泡の排出効果を高める観点からは、上昇角度θ２を２度以上にすることが好ましく、往復運動の回数が少なくなるのを抑制する観点からは、上昇角度θ２を２０度以下にすることが好ましい。上昇角度θ２の最も好ましい値は、５度である。

前記下限位置の前記液面に対する下降角度θ１は、７５度が最も好ましいが、前記微細気泡を適切に掬うことができれば、どのような角度であってもよい（例えば４５度〜８５度）。

可動式導流板２０を、駆動装置５１により、前記下限位置と前記上限位置との間で揺動運動するように回動駆動することで、不純物またはイオンを伴った微細気泡を溢流受け部１６まで誘導することができ、これにより、洗浄時に最も優れた洗浄効果を得ることができる。

以下に、図７及び図８を参照して、本発明の第二実施形態を説明する。第一実施形態では曝気素子２２としての曝気槽２４を例示したが、第二実施形態では曝気素子２２として曝気管３８を例示する。曝気管３８は処理槽１４の収容槽２８内に設けられるとともに、液体１８中に浸漬される。曝気管３８は、同じ内径の複数の微細孔２６を有し、各微細孔２６の孔径は３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。曝気管３８は被処理部材１２下方に配置され、曝気管３８が送風機３２からの気流を受けて、複数の微細孔２６から、液体１８中で直線的にかつ同じ速度で上昇する、同じ大きさの複数の微細気泡を生成する。各微細孔２６からは、一定時間間隔（どの微細孔２６も同じ時間間隔）で微細気泡が生成される。こうして生成された微細気泡により被処理部材１２の表面の処理が行われ、微細気泡は、表面上の不純物を分離させて不純物と共に液体１８中を上向きに移動し、２つの可動式導流板２０の誘導により溢流受け部１６まで流れる。第二実施形態と第一実施形態の動作方式は全く同じなので、ここでは再述しない。

上述の記載は本発明の好ましい実施形態の説明に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。従って、本願特許請求の範囲で述べられた形状、構造、特徴および精神に基づき加えた各種の変更や変形は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。

１０空気管
１２被処理部材
１３ホルダ
１４処理槽
１６溢流受け部
１８流体
２０可動式導流板
２２曝気素子
２４曝気槽
２６微細孔
２８収容槽
３０ダクト
３２送風機
３４空気槽
３６微細孔板
３８曝気管
５１駆動装置
５２固定部材
５３軸受作動部材
５４モータ

Claims

少なくとも１つの被処理部材を処理する微細気泡式処理装置であって、
液体を溜め、前記少なくとも１つの被処理部材を前記液体に浸漬する、上端が開口された収容槽と、前記収容槽における上端開口を挟んで相対向する両側部分にそれぞれ設けられた溢流受け部と、を含む処理槽と、
前記収容槽内に設けられた２つの可動式導流板であって、前記各溢流受け部と前記少なくとも１つの被処理部材との間に該可動式導流板が１つずつ設けられ、該２つの可動式導流板の間に前記少なくとも１つの被処理部材が配置されるように、前記液体に浸漬される２つの可動式導流板と、
前記収容槽内に設けられかつ前記液体に浸漬され、前記少なくとも１つの被処理部材の下方に配置される曝気素子と、
を備え、
前記曝気素子は、前記液体中で直線的にかつ同じ速度で上昇して前記少なくとも１つの被処理部材の表面を処理する、同じ大きさの複数の微細気泡を生成するように構成され、
前記２つの可動式導流板は、前記処理後の前記表面から分離した不純物を伴って前記液体中を上向きに移動してきた前記微細気泡を、前記２つの溢流受け部に流れるように誘導することを特徴とする微細気泡式処理装置。
前記曝気素子は、曝気槽または曝気管であることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記曝気素子は、複数の微細孔を有し、
前記微細気泡は、前記微細孔から生成されることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記各微細孔の孔径は、３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルであることを特徴とする、請求項３に記載の微細気泡式処理装置。
気流を生成する送風機と、
前記曝気素子に接続されかつ前記収容槽を通過して前記送風機に接続されて、前記気流を前記曝気素子に供給するダクトと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記少なくとも１つ被処理部材は、ホルダに設置されかつ前記液体中に浸漬されることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記少なくとも１つ被処理部材は、金属板または半導体基板であることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記２つの可動式導流板を回動駆動する駆動装置をさらに備え、
前記駆動装置は、前記液体中を前記不純物と共に上向きに移動してきた前記微細気泡を、前記２つの溢流受け部に流れるように誘導するべく、前記２つの可動式導流板の回動角度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡式処理装置。
前記駆動装置は、
前記収容槽に設けられ、前記可動式導流板に接続する軸受作動部材と、
前記収容槽に設けられ、前記軸受作動部材に接続するモータと、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の微細気泡式処理装置。
前記駆動装置は、前記収容槽の側壁部の外側の面上に設けられていて、前記収容槽の側壁部を通して前記可動式導流板に接続することを特徴とする、請求項８に記載の微細気泡式処理装置。